Belin - SVT 5eme Le Livre Du Professeur Complet

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S V T5 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

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ME PROGRAM NOUVE AU20 09

Directeur d’ouvrage André Duco

Auteurs Laure Ayrinhac, Anne Braillon, Gérard Chapron, Sébastien Condemine, Fatima El Aziz Khalil, Yann Esnault, Gérard Guillot, Bernadette Martinez, Gilles Thomas

SOMMAIRE • Partie A RESPIRATION ET OCCUPATION DES MILIEUX DE VIE Chapitre 1 Respirer dans des milieux différents Chapitre 2 Respiration et répartition des êtres vivants

• Partie B FONCTIONNEMENT DE L’ORGANISME ET BESOIN EN ÉNERGIE Chapitre 1 Fonctionnement de l’organisme et besoins des organes Chapitre 2 Le fonctionnement de l’appareil respiratoire Chapitre 3 La digestion des aliments Chapitre 4 Circulation du sang et échanges avec les organes Chapitre 5 Préserver la santé de tous

Couverture : © ColibriC. Simon

• Partie C GÉOLOGIE EXTERNE : ÉVOLUTION DES PAYSAGES Chapitre 1 L’évolution des paysages sous l’action de l’eau Chapitre 2 Le devenir des produits de l’érosion Chapitre 3 Les roches sédimentaires, archives des paysages anciens Chapitre 4 L’action de l’Homme sur l’évolution des paysages

© Éditions Belin 2010

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Ce livre du professeur a été réalisé pour expliciter les choix pédagogiques et scientifiques du manuel de SVT 5e. Il suit le découpage du manuel, en démontre la conformité par rapport au programme officiel, et surtout explique la démarche pédagogique voulue par les auteurs. Les enseignants y trouveront des pistes de travail pour la classe et l’ensemble des compétences méthodologiques visées pour les activités pédagogiques et les exercices du manuel. Des fiches photocopiables avec exercices complémentaires et schémas «muets», des documents et des compléments d’informations sont disponibles sur le site du manuel de SVT 5e (voir l’adresse cidessous et la liste au dos du présent ouvrage).

Livre du professeur téléchargeable gratuitement sur le site du manuel de SVT 5e : www.libtheque.fr/svtcollege

8, RUE FÉROU, 75278 PARIS CEDEX 06 WWW.EDITIONS-BELIN.COM

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A e i Par t Respiration et occupation des milieux de vie Programme officiel : « Respiration et occupation des milieux de vie »

(répartition conseillée : 15 %)

• Objectifs scientifiques Il s’agit : – d’établir l’unité de la respiration ; – de mettre en relation la diversité des appareils et des comportements respiratoires avec l’occupation des milieux ; – de mettre en relation la répartition des organismes vivants avec les conditions de la respiration ; – d’étudier l’influence de l’Homme sur les conditions de la respiration ; – d’enrichir la classification amorcée en classe de sixième avec les nouvelles espèces rencontrées et ainsi renforcer l’idée de biodiversité.

• Objectifs éducatifs Cette partie contribue à l’éducation au développement durable puisque les activités humaines influent sur les caractéristiques des milieux de vie, donc sur les conditions de la respiration et la répartition des organismes vivants.

Connaissances du programme

Correspondance avec le manuel

« Respiration et occupation des milieux de vie »

Partie A : Respiration et occupation des milieux de vie

Cohérence verticale Fiche 13 (cycles 2 et 3), la classification des êtres vivants, la répartition des êtres vivants dans l’environnement (6°).

x x

Je m’interroge pour commencer (pp. 10-11 du manuel de l’élève)

Chez les végétaux comme chez les animaux, la respiration consiste à absorber du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone. La diversité des appareils et des comportements respiratoires permet aux animaux d’occuper différents milieux. Chez les animaux les échanges gazeux se font entre l’air ou l’eau et l’organisme par l’intermédiaire d’organes respiratoires : poumons, branchies, trachées.

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Chapitre 1. Respirer dans des milieux différents (p. 13 du manuel de l’élève)

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Unité 1. La respiration chez un animal

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Chapitre 2. Respiration et répartition des êtres vivants (p. 29 du manuel de l’élève)

x x x x

Unité 1. Conditions de la respiration et répartition des êtres vivants

Dans l’eau, la répartition des organismes vivants dépend notamment de la teneur en dioxygène. L’agitation, la température de l’eau influent sur l’oxygénation du milieu. L’Homme par son action sur le milieu peut modifier la teneur en dioxygène de l’eau et donc la répartition des organismes vivants. Il agit sur la biodiversité.

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Ce que je sais déjà (p. 12 du manuel de l’élève)

Unité 2. La respiration chez d’autres êtres vivants Unité 3. Des organes pour respirer dans l’air Unité 4. Des organes pour respirer dans l’eau

Unité 2. L’oxygénation du milieu aquatique Unité 3. L’influence de l’Homme sur l’oxygénation du milieu aquatique Unité 4. Agir pour lutter contre les pollutions

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Respirer dans des milieux différents La respiration chez un animal

(pp. 14-15 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Suivre un protocole de mise en évidence de l’absorption de dioxygène et du rejet de dioxyde de carbone par un organisme vivant.

– Utiliser un montage expérimental pour mettre en évidence l’absorption de dioxygène par un animal à respiration aérienne. (doc. 1 à 3) – Mettre en évidence à l’aide de l’eau de chaux, le rejet de dioxyde de carbone par un animal à respiration aérienne. (doc. 4 à 6) – Faire un schéma des échanges respiratoires entre un animal et le milieu. (doc. 1 à 6)

Conseils et suggestions – Les élèves connaissent la respiration à travers les mouvements respiratoires (voir p. 11-12 du manuel). Il s’agit ici de mettre en évidence la notion d’échanges gazeux respiratoires chez un animal à respiration aérienne. – Cette unité s’inscrit dans la démarche d’investigation. L’élève utilise un montage expérimental (ExAO) pour mettre en évidence l’absorption de dioxygène par un animal terrestre (doc. 1 à 3). Il réalise aussi une expérience pour mettre en évidence le rejet de dioxyde de carbone (doc. 4 à 6) (au programme de PC5e). Il apprend à comparer les résultats du montage expérimental à ceux du montage témoin et à rédiger une conclusion. L’exercice de méthode p. 28 complétera utilement cette unité. – Les manipulations sont faciles à mettre en œuvre par l’élève, en autonomie. Il est aisé de se procurer du matériel vivant, tels que des escargots ou des vers de farine.

Doc. 5 et 6 (Raisonner). • Je vois que l’eau de chaux s’est troublée dans le récipient qui contient les vers de farine, mais pas dans l’autre. • J’en conclus que les vers de farine sont responsables du trouble de l’eau de chaux : ils ont produit du CO2.

Exploitation des documents par les activités

5 Doc. 1 à 6 (Communiquer par un schéma). Voir sur le site du manuel.

1 Doc. 1 (S’informer à partir de documents). La sonde oxymétrique mesure la quantité de dioxygène (O2) présent dans l’air du récipient.

6 En conclusion (Organiser et communiquer). Un animal terrestre respire en prélevant du dioxygène (O2) dans l’air et en y rejetant du dioxyde de carbone (CO2).

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Doc. 2 et 3 (S’informer à partir de documents). • La quantité de dioxygène diminue dans le récipient qui contient les escargots, tandis qu’elle reste stable dans le récipient sans animal. • J’en conclus que les escargots sont responsables de la diminution de la quantité de dioxygène. Ils ont absorbé (consommé, prélevé) du O2 présent dans l’air du récipient. 2

3 Doc. 4 (S’informer à partir de documents). L’eau de chaux permet de savoir si du dioxyde de carbone (CO2) est présent dans le milieu. Elle se trouble en présence de dioxyde de carbone. 4

La respiration chez d’autres êtres vivants Capacités du programme

– Suivre un protocole de mise en évidence de l’absorption de dioxygène et du rejet de dioxyde de carbone par un organisme vivant.

(pp. 16-17 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Mettre en évidence l’absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone par un animal à respiration aquatique. (doc.1 à 3) – Mettre en évidence l’absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone par un végétal. (doc. 4 à 6) – Formuler une hypothèse, rédiger les résultats, écrire une conclusion. (doc. 1 à 6)

A • Chapitre 1 • Respirer dans des milieux différents

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Conseils et suggestions

Exploitation des documents par les activités

– Il s’agit ici d’établir l’unité de la respiration en montrant que les animaux à respiration aquatique (doc. 1 à 3), ainsi que les végétaux (doc. 4 à 6) respirent en échangeant des gaz : tous consomment du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone dans le milieu. – La notion de gaz dissous dans l’eau est établie en PC 5e. – Des végétaux autres que l’endive peuvent être utilisés (carottes, graines en germination...). – L’approche expérimentale est construite sur les mêmes bases que dans l’unité 1. L’élève utilise un montage expérimental. Il apprend à énoncer une hypothèse, il compare les résultats du montage expérimental à ceux du montage témoin, il rédige une conclusion. – L’exercice de méthode et l’exercice d’application (p. 28) permettent aussi de travailler la démarche expérimentale et de donner aux élèves une méthodologie. – L’atelier réalisation (p. 25) complète l’approche expérimentale. Grâce au microscope, l’élève observe les orifices permettant les échanges de gaz chez les végétaux. – Les exercices 5, 7 et 8 permettent d’approfondir les connaissances sur la respiration des animaux aquatiques et des végétaux.

Doc. 1 et 2 (Raisonner, exploiter un enregistrement ExAO). • On suppose que le poisson consomme du dioxygène (O2) dissous dans l’eau. • J’observe que la quantité de dioxygène dans l’eau diminue en présence du poisson, mais reste stable dans l’expérience témoin. J’en conclus que le poisson consomme du dioxygène dissous dans l’eau.

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Doc. 3 (Raisonner, exploiter des résultats). • J’observe que seule l’eau de chaux du montage expérimental (en présence du poisson) s’est troublée. J’en conclus que le poisson a produit du dioxyde de carbone (CO2). 2

3 Doc. 4 à 6 (Raisonner, exploiter des résultats). Les mesures réalisées avec la sonde oxymétrique montrent que la quantité d’O2 diminue dans le récipient qui contient l’endive. C’est donc que l’endive a consommé du O2. Comme l’eau de chaux se trouble en présence de l’endive (récipient B), on en déduit que l’endive rejette du CO2. 4 En conclusion (Organiser et communiquer). Comme les animaux terrestres, les animaux aquatiques et les végétaux prélèvent du dioxygène (O2) et rejettent du dioxyde de carbone (CO2) quand ils respirent.

Des organes pour respirer dans l’air

(pp. 18-19 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– S’informer sur les organes respiratoires qui permettent de respirer dans l’air. – S’informer sur les comportements respiratoires de certains animaux qui vivent dans l’eau mais respirent dans l’air. – Observer, recenser et organiser des informations afin de placer un organisme vivant dans la classification.

– Observer et identifier les organes respiratoires d’animaux qui respirent dans l’air. (doc. 1 à 8) – S’informer sur les comportements respiratoires qui permettent à des animaux de vivre dans l’eau mais de respirer dans l’air. (doc. 3, 4 et 8) – Placer un être vivant dans la classification. (doc. 2 et 4) – Construire un tableau avec un logiciel de traitement de texte. (Atelier « Des animaux dans une mare » p. 24) – Rechercher des informations sur Internet. (Atelier « Des animaux dans une mare »)

Conseils et suggestions – Dans cette unité consacrée à la respiration aérienne, il s’agit de montrer que les organes respiratoires sont les poumons (chez les mammifères et certains mollusques) ou les trachées (chez les insectes). On montre aussi que grâce à leur comportement respiratoire, certains animaux peuvent vivre dans l’eau et respirer dans l’air. – La respiration d’un animal terrestre comme le lapin (doc. 1 et 2), dont la dissection est facile à réaliser par l’enseignant, sera comparée à celle de l’Homme que les élèves connaissent en partie (voir les acquis de primaire pp. 7-8) et qui sera étudiée en détail dans la partie B du manuel (voir p. 65). Les notions découvertes dans l’unité 1 (échanges gazeux) sont réinvesties ici. 4

– Le criquet (doc. 5 à 7) a été choisi pour illustrer la respiration trachéenne. Les mouvements respiratoires des insectes sont difficiles à observer (une situation de stress est souvent nécessaire). Une observation des trachées au microscope est possible (lames minces du commerce ou dissection d’asticots ou de vers de farine). – L’étude des comportements respiratoires du dauphin, de la limnée et du dytique (doc. 3, 4 et 8) montre que le milieu de respiration est parfois différent du milieu de vie. – La diversité des appareils et des comportements respiratoires est également illustrée par trois ateliers (pp. 2425) et par l’exercice 6 (p. 27). – L’atelier « Des animaux dans une mare » (p. 24) contribue à l’éducation à l’environnement.

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Exploitation des documents par les activités Doc. 1 à 4 (S’informer à partir de documents). La limnée, le lapin et le dauphin ont un ou deux poumons. 1

Doc. 2 et 4 (S’informer à partir de documents). • Le lapin est un mammifère car il a des poils. • La limnée est un mollusque gastéropode. C’est un mollusque car elle a une coquille. C’est un gastéropode car elle a deux tentacules sur la tête et un pied porteur. 2

3 Doc. 5 et 7 (S’informer à partir de documents). Les trachées sont un réseau très ramifié de tubes arrivant jusqu’au contact des organes. Dans ces tubes circule de l’air en relation avec l’air du milieu extérieur par des orifices appelés stigmates.

4

4 Doc. 6 et 7 (S’informer à partir de documents). L’air sortant des trachées s’est enrichi en CO2 et appauvri en O2 : les organes ont donc prélevé de l’O2 et rejeté du CO2 dans l’air extérieur.

Doc. 3, 4 et 8 (S’informer à partir de documents et raisonner). Le dauphin, la limnée et le dytique vivent dans l’eau, mais ils respirent à la surface. Ce comportement respiratoire leur permet de vivre dans l’eau et de respirer dans l’air (avec des poumons ou des trachées). 5

6 En conclusion (Organiser et communiquer). Les mammifères (lapin, dauphin, Homme) et les mollusques (limnée) respirent dans l’air grâce à des poumons. Les insectes (criquet, dytique) ont des trachées. Les poumons et les trachées sont des organes respiratoires permettant de respirer dans l’air.

Des organes pour respirer dans l’eau

(pp. 20-21 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– S’informer sur les organes respiratoires qui permettent de respirer dans l’eau. – Suivre un protocole de dissection permettant de découvrir un organe respiratoire. – Effectuer un geste technique en réalisant une observation d’organe respiratoire à la loupe binoculaire. – Observer, recenser et organiser des informations afin de placer un organisme vivant dans la classification.

– Comprendre que les mouvements respiratoires permettent un courant d’eau nécessaire aux animaux à respiration aquatique. (doc. 1, 2, 5 et 6) – Identifier les organes respiratoires qui permettent de respirer dans l’eau. (doc. 3 à 6) – Réaliser une dissection pour observer les branchies. (doc. 3) – Observer à la loupe binoculaire les branchies de poisson. (doc. 4) – Placer un être vivant dans la classification. (doc. 1 et 6)

Conseils et suggestions – Dans cette unité, consacrée à la respiration aquatique, il s’agit de comprendre le rôle des mouvements respiratoires et d’établir une relation entre le rôle de ces mouvements et les échanges de gaz réalisés au niveau des organes respiratoires. Les notions découvertes dans l’unité 2 sont donc réinvesties ici. – Les élèves replacent le saumon de fontaine et la moule dans la classification (doc. 1 et 6). – L’étude détaillée des organes et des mouvements respiratoires n’est pas au programme. Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 (S’informer à partir de documents). Premier mouvement respiratoire : le saumon ouvre la bouche et ferme les ouïes. Second mouvement respiratoire : il ferme la bouche et ouvre ses ouïes.

Doc. 1, 2, 5 et 6 (S’informer à partir de documents). L’eau entre par la bouche du poisson, passe par les branchies et ressort par les ouïes. Chez la moule, l’eau 2

entre d’un coté, circule dans les branchies et ressort. Chez ces deux animaux, il existe un courant d’eau dans le corps de l’animal. L’eau circule dans les branchies.

Doc. 3 à 5 (S’informer à partir de documents). Dans l’eau qui ressort du poisson, il y a moins d’O2 et plus de CO2 que dans l’eau qui entre. L’eau circule dans les branchies. Donc les branchies prélèvent de l’O2 dans l’eau et rejettent du CO2 dans l’eau. 3

Doc. 1 et 6 (S’informer à partir de documents). • Le saumon de fontaine est un poisson à nageoires rayonnées car il a un squelette d’os et des nageoires à rayons. • La moule est un mollusque bivalve. C’est un mollusque car elle a une coquille. C’est un bivalve car elle a une coquille en deux parties. 4

En conclusion (Organiser et communiquer). Dans l’eau, les animaux respirent grâce à leurs organes respiratoires : les branchies. Les mouvements respiratoires entretiennent un courant d’eau qui permet aux branchies de prélever du O2 dans l’eau et d’y rejeter du CO2. 5

A • Chapitre 1 • Respirer dans des milieux différents

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(pp. 22-23 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 26 du manuel de l’élève) et le corrigé de l’exercice guidé (p. 28) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 202). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances » et de l’exercice d’application de la rubrique « Méthode ».

5 PISA La respiration de la jacinthe d’eau

8 La respiration des graines

Rechercher des informations. Cet exercice se rapporte à l’unité 2. Il permet de réinvestir ce qui a été vu à propos de la respiration des végétaux et il aborde la respiration d’un végétal aquatique.

Raisonner. Cet exercice permet un réinvestissement des notions vues dans l’unité 2, à propos de la respiration des végétaux. Ici, il s’agit de montrer que les graines respirent.

Réponses attendues :

Réponses attendues :

a. A. 3 ; B. 1. b. Cette expérience montre que la jacinthe d’eau consomme du dioxygène.

a. Un végétal prélève du dioxygène dans l’air et il y rejette du dioxyde de carbone. b. Pour mettre en évidence la consommation de dioxygène, j’utiliserais une sonde oxymétrique. Pour mettre en évidence le rejet de dioxyde de carbone, j’utiliserais de l’eau de chaux. c. 1re ligne : 10 % car les graines consomment du dioxygène (il en reste moins dans le récipient qui contient les graines) ; 2e ligne : 1 % car les graines rejettent du dioxyde de carbone (il y en a donc plus dans le récipient).

6 Le comportement respiratoire de l’argyronète Mettre en œuvre un raisonnement. Cet exercice se rapporte à l’unité 3. Il offre un autre exemple de comportement respiratoire. Cette araignée vit dans l’eau mais elle respire de l’air. Réponses attendues :

a. L’argyronète est un (arthropode) arachnide car elle a 8 pattes articulées. b. L’argyronète réalise ses échanges respiratoires avec l’air car elle respire dans une bulle d’air qu’elle a construite. c. L’argyronète doit avoir des poumons ou des trachées puisqu’elle effectue ses échanges respiratoires avec l’air (elle possède en réalité des trachées particulières). d. Pour respirer, il faut que la toile dans laquelle elle rapporte l’air reste en place. Dans une eau agitée, sa toile se casserait.

7 La respiration d’un poisson rouge Construire un graphique et l’analyser. Cet exercice permet un réinvestissement des notions vues dans l’unité 2, à propos de la respiration d’un animal à respiration aquatique. L’élève construit le graphique montrant l’évolution de la quantité de CO2 rejeté par un poisson rouge pendant 10 minutes. Réponses attendues :

a. Voir ci-contre. b. Évolution de la quantité de dioxyde de carbone dissous dans l’eau en fonction du temps (ou pendant 10 min). c. La quantité de dioxyde de carbone augmente régulièrement pendant les 10 minutes d’expérience. d. J’en conclus que le poisson rouge rejette du dioxyde de carbone. 6

9 10 J’apprends à formuler une hypothèse testée par une expérience Exercice guidé : voir le corrigé p. 202 du manuel de l’élève. Réponses attendues pour l’exercice d’application :

a. Je suppose que les carottes consomment un gaz, du dioxygène certainement. b. Je vois que le liquide coloré est monté dans le tube. Je peux en conclure que les carottes consomment un gaz, du dioxygène. c. L’hypothèse est validée. Quantité de dioxyde de carbone dissous (en mg/L) 35

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2 Respiration et répartition des êtres vivants

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Conditions de la respiration et répartition des êtres vivants (pp. 30-31 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Formuler l’hypothèse d’une relation de cause à – S’informer sur la répartition des animaux le long d’un cours d’eau. effet entre les caractéristiques physiques du milieu (doc. 1 à 5) et la répartition des organismes vivants. – Identifier les caractéristiques physiques qui influent sur la répartition des animaux dans un cours d’eau. (doc. 1 à 5) – Rechercher des informations sur Internet. (Atelier « Qui vit où ? » p. 40) – Rédiger un compte-rendu avec un logiciel de traitement de texte en insérant des images numériques. (Atelier « Qui vit où ? ») – S’informer sur des métiers. (Atelier « Découvre un métier » p. 40)

Conseils et suggestions – Cette unité mobilise les acquis de 6e sur la répartition des êtres vivants en fonction des caractéristiques physiques du milieu (voir p. 10-12) et les acquis du chapitre 1 sur la respiration dans le milieu aquatique. – L’exemple choisi, un secteur de la Loire à partir de sa source, présente l’intérêt d’être documenté et montre que sur une faible distance (150 km) les caractéristiques physiques changent et modifient le peuplement. Les 3 stations correspondent en effet à la typologie classique suivante: zone à truites, zone à ombres et zone à barbeaux (doc. 4; la station 3 est en fait intermédiaire entre la zone à ombres et la zone à barbeaux, ce qu’indique le tableau doc. 5). Les valeurs données du doc. 2 sont celles du réseau départemental de suivi de la qualité des cours d’eau du Conseil général de la Haute-Loire de 1994 à 2005. D’autres valeurs, notamment les températures estivales (facteur limitant), la largeur du lit et la pente moyenne, le peuplement végétal et le peuplement en larves aquatiques, sont disponibles sur le site du manuel. – Ici, on ne parle plus des végétaux verts, car la notion d’eutrophisation n’est plus au programme. Les végétaux verts sont en réalité plus abondants dans la station 3, mais dans l’unité suivante, on montrera que les végétaux verts oxygènent l’eau. Par souci de simplification, on n’a donc pas représenté davantage de végétaux là où l’eau est la moins oxygénée. – L’exercice 6 p. 43 permettra de réinvestir les notions de cette unité en s’intéressant cette fois-ci aux larves d’insectes (les données sont de la même provenance). – L’activité proposée dans l’atelier « Connaître l’état de santé d’une rivière » (p. 41) peut constituer un prolongement utile à cette unité, en lien avec l’éducation au développement durable.

– L’atelier « Qui vit où » p. 40, permet un prolongement de cette unité. L’élève découvre les autres zones d’un fleuve avec son peuplement animal.

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 et 2 (S’informer à partir de documents). Les caractéristiques du fleuve évoluent de l’amont vers l’aval : l’agitation de l’eau diminue, la température augmente, la quantité de O2 diminue. 1

Doc. 1 à 5 (S’informer à partir de documents, et faire un tableau). 2

Stations

Station 1 Z. à truites

Agitation de l’eau

très agitée

agitée

assez calme

Température de l’eau

11,5°C

13°C

16°C

Quantité de dioxygène minimum

8,5 mg/L

7,8 mg/L

7,5 mg/L

Truites

Truites Ombres Barbeaux

Ombres Barbeaux

Poissons

Station 2 Station 3 Z. à ombres Z. à barbeaux

3 Doc. 2 à 4 (Raisonner). La truite commune (ou truite fario) est présente dans la station 1 car les conditions de la respiration de cette zone correspondent à ses besoins : l’eau est riche en O2, fraîche et agitée.

En conclusion (Organiser et communiquer). La quantité de dioxygène dans l’eau varie de l’amont vers l’aval d’un cours d’eau. Les poissons n’ont pas tous les mêmes besoins en dioxygène. Par exemple, la truite a besoin d’une eau bien oxygénée. Ainsi, la répartition des poissons le long d’un cours d’eau dépend de l’oxygénation de l’eau, donc des conditions de la respiration. 4

A • Chapitre 2 • Respiration et répartition des êtres vivants

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L’oxygénation du milieu aquatique Capacités du programme

– Mesurer la quantité de dioxygène dans l’eau. – Formuler l’hypothèse d’une relation de cause à effet entre une teneur en dioxygène et la répartition des organismes vivants. – Mettre en œuvre un protocole expérimental pour étudier l’influence des facteurs température, agitation de l’eau et présence de végétaux sur l’oxygénation de l’eau. – Construire un tableau ou un graphique pour présenter les résultats de mesures. – Valider ou invalider les hypothèses testées.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Réaliser une expérience pour mesurer la quantité de dioxygène dans l’eau en faisant varier l’agitation de l’eau. (doc. 1) – Relier l’agitation de l’eau et la quantité de dioxygène de l’eau. (doc. 1) – Relier la température de l’eau et la quantité de dioxygène de l’eau. (doc. 2) – Réaliser une expérience montrant que les végétaux verts produisent du dioxygène à la lumière. (doc. 3 et 4) – Exploiter un graphique présentant les variations de la quantité de dioxygène dans l’eau contenant des végétaux verts, à la lumière et à l’obscurité. (doc. 5)

Conseils et suggestions – Cette unité réinvestit les observations (caractéristiques physiques du milieu) faites dans l’unité 1. Dans cette unité 2, on établit un lien entre les caractéristiques du milieu et la quantité de dioxygène dans l’eau (la notion de gaz dissous est au programme de PC5e). – Une expérience pour montrer l’influence de l’agitation de l’eau sur l’oxygénation de l’eau a été privilégiée (doc. 1). On pourrait aussi montrer expérimentalement l’influence de la température sur la quantité de dioxygène (doc. 2). – L’élodée est un bon modèle pour l’étude expérimentale du rejet de dioxygène (doc. 3 à 5). On peut s’en procurer facilement dans les magasins d’aquariophilie. – L’étude de la photosynthèse est hors programme : on se contentera de rappeler que, comme tous les êtres vivants, les plantes vertes respirent (acquis du chapitre 1), mais que le rejet de dioxygène est bien plus élevé à la lumière que son absorption. – Les mesures qui ont permis de réaliser le graphique du doc. 5 ont été obtenues expérimentalement avec du matériel ExAO.

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(pp. 32-33 du manuel de l’élève)

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 (S’informer, écrire une relation). Plus l’eau est agitée, plus elle est oxygénée. 2 Doc. 2 (S’informer, écrire une relation). Plus la température de l’eau est élevée, moins l’eau est oxygénée. 3 Doc. 3 et 4 (S’informer à partir d’expériences). À la lumière, les végétaux (ici des élodées) produisent du dioxygène : ils oxygènent l’eau. À l’obscurité, ils ne produisent pas d’O2.

Doc. 5 (S’informer à partir d’un graphique). • La quantité de dioxygène dans l’eau augmente quand la plante est éclairée. Elle diminue quand la plante est à l’obscurité. • On en déduit que le jour, la plante produit du dioxygène, la nuit elle en consomme. (On pourra expliquer que le jour elle respire aussi, donc elle consomme du O2, mais qu’elle en produit plus que ce qu’elle en consomme.) 4

En conclusion (Organiser et communiquer). L’oxygénation de l’eau dépend de l’agitation et de la température de l’eau, ainsi que de la présence ou de l’absence de végétaux verts. Plus l’eau est fraîche et agitée, plus elle est oxygénée. Les végétaux verts produisent du dioxygène quand ils sont à la lumière. 5

L’influence de l’Homme sur l’oxygénation du milieu aquatique (pp. 34-35 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Relier la répartition des êtres vivants à la quantité de dioxygène dans l’eau. – Recenser et organiser des données relatives à l’influence de l’Homme sur la répartition des êtres vivants. – Exprimer à l’écrit et/ou à l’oral les étapes de la démarche de résolution. 8

Compétences mises en œuvre dans l’unité – S’informer pour comprendre comment l’Homme par ses actions (mécaniques et chimiques) modifie l’oxygénation de l’eau et donc les conditions de respiration des êtres vivants et leur répartition. (doc. 1 à 7) – Étudier les conséquences d’une modification de la circulation de l’eau et de son agitation par la création d’un seuil sur une rivière. (doc. 1 à 3) – Relier la pollution aux nitrates à la teneur en dioxygène dissous dans l’eau aux modifications de la biodiversité. (doc. 3 à 7)

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Conseils et suggestions – Les doc. 1 à 3 permettent de réinvestir le rôle de l’agitation et de la température de l’eau sur l’oxygénation (abordé dans l’unité 2). – Les seuils sont des aménagements très répandus sur les rivières et utilisés depuis longtemps. Ils agissent sur deux facteurs : la température et l’agitation de l’eau. Évidemment, ce problème des seuils se trouve amplifié quand il s’agit d’un barrage ; mais, dans ce cas, les modifications se font sur une grande échelle. En revanche, dans le cas des seuils, c’est la succession qui finit par modifier le peuplement piscicole (par exemple). – Les marées vertes sur les côtes bretonnes constituent un problème important et d’actualité (doc. 4 à 7). La notion d’eutrophisation n’est plus au programme : on se contentera d’expliquer que la présence d’algues vertes en grande quantité réduit, lorsqu’elles meurent, l’oxygénation du milieu aquatique. À propos de la moule (doc. 7), on pourra réinvestir les acquis sur sa respiration et ses besoins en dioxygène (voir p. 21 du manuel).

breux dans la retenue, et d’autres sont répartis également de chaque côté • Dans l’activité 1, on a vu que l’eau est plus oxygénée dans la zone libre. Les poissons plus abondants dans la zone libre sont ceux ayant davantage besoin de dioxygène. Les poissons plus nombreux dans la retenue sont moins exigeants en dioxygène. Le seuil modifie l’oxygénation de l’eau, c’est-à-dire les conditions de la respiration et donc la répartition des poissons.

Exploitation des documents par les activités

5 En conclusion (Organiser et communiquer). Les barrages modifient l’oxygénation de l’eau et donc les conditions de respiration des êtres vivants et leur répartition. Par ailleurs, une pollution du milieu aquatique par les nitrates alimente les algues vertes qui prolifèrent de façon anormale. Celles-ci provoquent une baisse de l’oxygénation du milieu aquatique ; elles peuvent aussi se coller aux coquillages, diminuant le renouvellement de l’eau et perturbant leur respiration. Ces différents facteurs peuvent contribuer à modifier la biodiversité des milieux naturels.

Doc. 1 et 2 (S’informer à partir de documents). • Avant la retenue, l’eau est plus chaude et plus calme qu’après la retenue. • L’eau est donc plus oxygénée dans la zone libre que dans la retenue. 1

Doc. 3 (S’informer à partir de documents et raisonner). • On observe que la répartition des poissons n’est pas la même de part et d’autre du seuil: certains poissons sont plus abondants dans la zone libre, d’autres sont plus nom2

4

3 Doc. 4 à 6 (S’informer à partir de documents). Les algues prolifèrent à cause de la grande quantité de nitrates dans l’eau des rivières et dans l’eau de mer. Sur le graphe, on note que plus il y a de nitrates, plus il y a d’algues vertes.

Doc. 4 et 7 (S’informer à partir de documents et raisonner). Lorsqu’elles meurent, les algues réduisent l’oxygénation du milieu aquatique, ce qui peut avoir pour effet de modifier la biodiversité du milieu. Par ailleurs, elles empêchent le renouvellement de l’eau au niveau des moules (ou d’autres coquillages) : or, pour respirer, ces animaux ont besoin d’un courant d’eau au niveau de leurs branchies ; leur respiration est donc perturbée, les moules manquent de dioxygène et meurent. 4

Agir pour lutter contre les pollutions Capacités du programme

– Relier la répartition des êtres vivants à la quantité de dioxygène dans l’eau. – Recenser et organiser des données relatives à l’influence de l’Homme sur la répartition des êtres vivants. – Exprimer à l’écrit et/ou à l’oral les étapes de la démarche de résolution.

(pp. 36-37 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – S’informer pour comprendre comment l’Homme améliore l’oxygénation de l’eau et donc les conditions de la respiration des êtres vivants et la répartition des êtres vivants. (doc. 1 à 6) – S’informer sur le rôle des stations d’épuration. (doc. 1 à 3) – S’informer sur la qualité des eaux d’un lac et sur la responsabilité de l’Homme. (doc. 4 à 6) – Expliquer les variations de la répartition de la faune aquatique à partir de la teneur en dioxygène. (doc. 6)

Conseils et suggestions – Cette unité, comme la précédente, s’inscrit dans une démarche d’éducation à l’environnement, en sensibilisant les élèves à l’impact des rejets quotidiens auxquels nous participons tous. Il s’agit de montrer que l’Homme peut prendre des mesures, y compris à un niveau indivi-

duel, pour réduire les sources de pollution et améliorer la qualité de son environnement. L’Homme traite les eaux usées de manière à rejeter dans les rivières de l’eau la plus propre possible et de l’eau la plus oxygénée possible (doc. 1, 2 et 4). Le fonctionnement d’une station d’épuration est au programme de PC5e.

A • Chapitre 2 • Respiration et répartition des êtres vivants

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– On pourra établir un lien entre le doc. 3 et l’unité 1 sur les besoins de la truite. – Concernant l’exemple du lac Léman (doc. 4 à 6), le site www.cipel.org/sp/rubrique6.html apporte des informations complémentaires sur l’état de santé du lac et sur la question des phosphates dans les lessives (la réglementation étant moins restrictive en France qu’en Suisse). – Plusieurs sites proposent la découverte de « gestes écologiques », voir en particulier l’espace jeunesse sur : www.developpement-durable.gouv.fr. – Cette unité trouvera un prolongement avec les ateliers, par une recherche documentaire (sur Internet, B2i, voir p. 40) ou encore une enquête sur le terrain sur la qualité des eaux d’une rivière (voir p. 41), en lien avec l’éducation au développement durable. – Un travail en groupe pourra être mené par les élèves en liaison avec des organismes locaux (syndicats de gestion des eaux) ou régionaux (agences de l’eau) et pourra donner lieu à une présentation écrite ou orale.

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 et 2 (S’informer à partir de documents et raisonner). • L’eau qui sort d’une station d’épuration est de meilleure qualité : elle est plus riche en dioxygène, elle contient moins de nitrates, de phosphates et de matières solides. • Les stations d’épuration permettent de dépolluer l’eau de manière à rejeter dans les rivières ou dans les mers de l’eau de bonne qualité.

2 Doc. 2 et 3 (Raisonner). Les truites ont besoin d’une eau bien oxygénée. La pollution diminue la quantité de dioxygène de l’eau. En cas de pollution, donc de baisse de la quantité de dioxygène, le comportement de la truite est modifié. Un comportement anormal des truites est donc signe d’une pollution de l’eau. 3 Doc. 4 (S’informer à partir de documents et raisonner). La quantité de phosphates a baissé grâce à la mise en place de stations d’épuration (à partir de 1970), à l’interdiction des phosphates dans les lessives en Suisse (à partir de 1986) et à une baisse des quantités de phosphates dans les lessives en France.

Doc. 4 à 6 (S’informer à partir de documents). • Depuis 1995, il y a moins de perches et plus de corégones : la biodiversité du lac a donc été modifiée. • Comme il est dit que les corégones ont besoin d’une eau bien oxygénée, et comme on voit qu’il y plus de corégones qu’avant, on peut en déduire que les eaux du lac Léman sont mieux oxygénées qu’avant. Il y a aussi moins de perches, poissons peu exigeants en dioxygène. 4

1

En conclusion (Organiser et communiquer). En traitant l’eau usée et en réduisant l’utilisation de substances polluantes pour le milieu naturel, l’Homme restaure la qualité des eaux qui retrouvent alors une bonne oxygénation. Il permet ainsi le repeuplement des milieux par des espèces exigeantes en dioxygène. 5

(pp. 38-39 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 42 du manuel de l’élève) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 202). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances ».

5 PISA Des écrevisses face à la pollution Extraire des informations de documents. Cet exercice montre que les actions de l’Homme (unité 3) ont des effets directs et indirects sur la respiration des animaux et donc sur leur répartition. Il illustre aussi un comportement respiratoire particulier, celui de l’écrevisse de Louisiane introduite en France dans les années 1970. On précisera que l’écrevisse respire avec des branchies. Réponses attendues :

a. A. 1 ; B. 2. b. Pour sauver les écrevisses à pattes blanches, il faut limiter la pollution des cours d’eau, en traitant les eaux usées par exemple. 10

6 Des larves d’insectes dans un cours d’eau. Organiser des informations et raisonner. Cet exercice peut être proposé dès la fin de l’unité 1. Réponses attendues :

a. Stations

Station 1

Station 2

Station 3

11,5°C

13°C

16°C

Agitation de l’eau

très agitée

agitée

assez calme

Larve présente

larve de perle

larve de trichoptère

larve d’agrion

très bonne

bonne

moyenne

Température

Oxygénation de l’eau

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b. Plus l’eau est agitée et fraîche, plus elle est oxygénée. c. Les conditions de respiration des animaux changent avec l’oxygénation. Les larves ont des besoins différents en dioxygène, ce qui influence leur répartition dans le cours d’eau. La larve de perle est celle qui a le plus besoin d’O2.

7 Le saumon dans différents milieux de vie Construire un graphique et raisonner. Cet exercice permet un réinvestissement des notions vues dans l’unité 2. La quantité de dioxygène dissous dans l’eau évolue en fonction de la température. L’élève construit le graphique montrant l’évolution de la quantité de O2 dans l’eau douce et dans l’eau salée en fonction de la température. Réponses attendues :

a. et b.

c. À n’importe quelle température, il y a toujours plus de dioxygène dans l’eau douce que dans l’eau salée. d. Pour l’eau douce : les températures qui permettent au saumon d’avoir de bonnes conditions de respiration sont entre 6 et 13°C. Pour l’eau salée : les températures qui permettent au saumon d’avoir de bonnes conditions de respiration sont inférieures à 4°C.

8 Les conséquences d’une canicule Mettre en œuvre un raisonnement. Cet exercice permet un réinvestissement des notions vues dans les unités 1 et 2. La quantité de dioxygène dépend de la température de l’eau. La répartition des animaux aquatiques ainsi que leur survie dépend des conditions de la respiration et donc de la quantité de dioxygène dans l’eau. Réponse attendue :

Lors de la canicule, la température élevée de l’air a réchauffé l’eau. L’eau chaude contient moins de dioxygène dissous que l’eau fraîche. Donc les conditions de la respiration ont changé. Certains poissons qui ont besoin d’une grande quantité de dioxygène pour respirer dans de bonnes conditions ont manqué de dioxygène et sont morts (asphyxiés).

Quantité de O2 (en mg/L) 15

12 Eau douce 9 Eau salée 6 0

5

10

15

20 25 30 Température (en °C)

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B e i Par t Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie Programme officiel : « Fonctionnement de l’organisme et besoins des organes » (répartition conseillée : 45 %)

Connaissances du programme

Correspondance avec le manuel

Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie

Partie B : Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie

Cohérence verticale École primaire : observation des mouvements corporels pour découvrir le fonctionnement des muscles et des articulations, observation des manifestations de la respiration, de la digestion et de la circulation. Classe de 6e : les aliments produits sont issus de la transformation d’une matière première animale ou végétale et répondent aux besoins en aliments de l’Homme (matières grasses, sucres rapides, sucres lents, protéines).

x x

Je m’interroge pour commencer (pp. 46-47 du manuel de l’élève)

Les organes effectuent en permanence des échanges avec le sang : ils y prélèvent des nutriments et du dioxygène ; ils y rejettent des déchets dont le dioxyde de carbone. La consommation de nutriments et de dioxygène, le rejet de dioxyde de carbone par les organes varient selon leur activité, cela s’accompagne de modifications au niveau de l’organisme (augmentation de la température, des rythmes cardiaque et respiratoire). Nutriments et dioxygène libèrent de l’énergie utilisable, entre autre, pour le fonctionnement des organes. L’énergie libérée au cours de la réaction chimique entre les nutriments et du dioxygène, est utilisée pour le fonctionnement des organes et transférée en partie sous forme de chaleur.

x

Chapitre 1. Fonctionnement de l’organisme et besoins des organes (pp. 49-64 du manuel de l’élève)

x x x x

Unité 1. Des modifications de l’organisme au cours d’un effort

Le fonctionnement de l’appareil respiratoire Le dioxygène utilisé en permanence par les organes provient de l’air. L’air pénètre dans le corps humain par le nez ou la bouche : il est conduit jusqu’aux alvéoles pulmonaires par les trachée, les bronches, les bronchioles. Au niveau des alvéoles pulmonaires, du dioxygène passe de l’air dans le sang.

x

Chapitre 2 Le fonctionnement de l’appareil respiratoire (pp. 65-80 du manuel de l’élève)

x x x x x

Unité 1. L’air, une source de dioxygène pour l’organisme

x x x x

Unité 1. Les aliments dans le tube digestif

La digestion des aliments et le devenir des nutriments Les organes utilisent en permanence des nutriments qui proviennent de la digestion des aliments. La transformation de la plupart des aliments consommés en nutriments s’effectue dans le tube digestif sous l’action d’enzymes digestives. Ces transformations chimiques complètent l’action mécanique.

12

Ce que je sais déjà (p. 48 du manuel de l’élève)

Unité 2. Les besoins permanents des organes Unité 3. Besoins des organes et rôle du sang Unité 4. L’utilisation du dioxygène et des nutriments par les organes

Unité 2. Le trajet de l’air dans l’appareil respiratoire Unité 3. Le renouvellement de l’air dans les poumons Unité 4. Le devenir du dioxygène dans les poumons

Chapitre 3 La digestion des aliments (pp. 81-96 du manuel de l’élève) Unité 2. La transformation des aliments Unité 3. La digestion des aliments Unité 4. Le devenir des nutriments

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Connaissances du programme

Correspondance avec le manuel

Le rôle de la circulation sanguine dans l’organisme La circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des organes. Le sang circule à sens unique dans les vaisseaux (artères, veines, capillaires) qui forment un système clos. Le sang est mis en mouvement par le cœur, muscle creux, cloisonné, fonctionnant de façon rythmique. L’élimination des déchets de la nutrition Les déchets produits lors du fonctionnement de la cellule passent dans le sang. Ils sont éliminés : – dans l’air expiré au niveau des poumons pour le dioxyde de carbone ; – dans l’urine fabriquée.

x

Chapitre 4 Circulation du sang et échanges avec les organes (pp. 97-114 du manuel de l’élève)

x x x x x

Unité 1. Le transport du sang dans l’organisme

Des substances nocives, plus ou moins abondantes dans l’environnement, peuvent perturber le fonctionnement de l’appareil respiratoire. Elles favorisent l’apparition de certaines maladies. Le système circulatoire peut s’obstruer et provoquer en aval un arrêt de la circulation sanguine. Le bon fonctionnement du système cardio-vasculaire est favorisé par l’activité physique. Une alimentation trop riche, la consommation de tabac, l’excès de stress sont à l’origine de maladies cardiovasculaires. Des apports énergétiques supérieurs ou inférieurs aux besoins de l’organisme favorisent certaines maladies.

x

Chapitre 5 Préserver la santé de tous (pp. 115-131 du manuel de l’élève)

x

Unité 1. Lutter contre le tabagisme, c’est préserver la santé de tous

x

Unité 2. Lutter contre la pollution de l’air, c’est préserver la santé de tous

x

Unité 3. Lutter contre les maladies cardio-vasculaires, c’est préserver la santé de tous

x

Unité 4. Équilibrer son alimentation pour couvrir ses besoins en énergie

x

Unité 5. Lutter contre les effets des déséquilibres alimentaires

1 1

Unité 2. La mise en mouvement du sang dans l’organisme Unité 3. Le devenir du dioxyde de carbone du sang Unité 4. Le devenir des autres déchets du sang Unité 5. La circulation du sang dans l’organisme

Fonctionnement de l’organisme et besoins des organes Des modifications de l’organisme au cours d’un effort (pp. 50-51 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Calculer en utilisant une formule simple. (doc. 1 et 2) – Extraire des informations d’un graphique. (doc. 3) – Extraire des informations à partir d’un enregistrement ExAO. (doc. 4 et 5)

Conseils et suggestions – La page d’ouverture de la partie et celle du chapitre peuvent être utilisées pour mobiliser les acquis des élèves sur les modifications de l’organisme lors d’un effort. – Les élèves pourront réinvestir les connaissances acquises à l’école primaire : pour assurer le fonctionnement du corps, lors d’une activité physique, plusieurs organes travaillent ensemble (notamment les muscles, le cœur, les poumons (voir « Ce que je sais » p. 48).

– La mesure du pouls lors des étapes d’une course (avant, juste après l’effort et en phase de récupération) peut se faire en liaison avec le cours d’EEP S. Les exemples fournis complèteront le calcul de valeur moyenne en liaison avec les mathématiques. – Les activités réalisées pourront s’intégrer dans le thème de convergence consacré à l’« importance du mode de pensée statistique dans le regard scientifique ». – C’est ici l’occasion pour les élèves d’apprendre à lire et à interpréter un tableau (doc. 2) : une fiche méthode pourra être construite avec les élèves à cette occasion.

B • Chapitre 1 • Fonctionnement de l’organisme et besoins des organes

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– Les élèves trouveront dans l’atelier (p. 61 du manuel) des conseils pour utiliser informatiquement un tableur leur permettant de suivre leurs propres performances, occasion d’une évaluation du B2i.

Doc. 3 (…xtraire des informations d’un graphique). La température corporelle s’accroît au cours d’un effort, puis reprend progressivement sa valeur de repos après la fin de l’effort. L’effort entraîne des modifications de la température du corps.

Exploitation des documents par les activités

3 Doc. 4 et 5 (…xtraire des informations à partir d’un enregistrement ExAO). Le rythme respiratoire augmente avec l’effort puis reprend sa valeur initiale après récupération. L’effort entraîne des modifications du rythme respiratoire, donc des volumes d’air inspiré et d’air expiré.

1 Doc. 1 et 2 (Calculer en utilisant une formule simple). Valeur moyenne du rythme cardiaque: a. avant effort = 73, b. à la fin de l’effort = 175, c. après récupération = 74. Le rythme cardiaque augmente avec l’effort et retrouve sa valeur initiale en phase de récupération.

2

En conclusion (Organiser et communiquer). Au cours d’une activité physique, des modifications s’observent au niveau de l’organisme: les rythmes respiratoire et cardiaque et la température du corps augmentent avec l’effort. 4

Les besoins permanents des organes Capacités du programme

Suivre un protocole pour mettre en évidence l’absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone au niveau d’un organe.

(pp. 52-53 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations à partir d’expériences et d’observations sur les besoins permanents des organes. (doc. 1 à 7) – Suivre un protocole pour mettre en évidence le rejet de CO2. (doc. 2)

Conseils et suggestions – Le muscle utilisé ici (doc. 1) est du muscle de bœuf frais. On peut aussi obtenir de bons résultats avec un muscle cardiaque. Une comparaison de la courbe témoin rouge (quantité de O2 dans l’enceinte sans muscle) et la courbe jaune (quantité de O2 dans l’enceinte contenant le muscle) permettra d’en déduire l’absorption de O2 par le muscle. – Les élèves pourront réaliser l’expérience du doc. 2 mettant en évidence le rejet de CO2 par un muscle en suivant le protocole proposé et en réinvestissant les acquis de la par tie A (voir p. 15 du manuel) et ceux de PC5e. – Les échantillons de muscle (doc. 6) sont obtenus à partir de petits fragments prélevés à l’aide d’une aiguille à biopsie sur le muscle après une anesthésie locale. La différence de coloration observée par comparaison des deux échantillons permet de formuler une hypothèse sur la consommation des réserves de glucose (sous forme de glycogène) par le muscle en activité. Cette hypothèse sera validée par l’analyse du tableau (doc. 7). – Le doc. 5 est l’occasion pour les élèves de s’entraîner à lire et interpréter un graphique barres (doc. 5) (voir aussi l’exercice guidé p. 64 du manuel de l’élève).

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2

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (Raisonner à partir d’un enregistrement Exao). La quantité de dioxygène dans l’enceinte sans le muscle ne varie pas, alors que cette quantité diminue en présence du muscle. Le muscle consomme donc du O2. 1

Doc. 2 (Raisonner à partir d’une expérience). Dans le récipient A sans muscle, l’eau de chaux reste limpide. Dans le récipient B, avec muscle, l’eau de chaux s’est troublée. Le muscle a rejeté du dioxyde de carbone, un déchet. 2

Doc. 3 à 5 (…xtraire des informations). Les organes consomment du dioxygène et du glucose et rejettent du dioxyde de carbone. 3

Doc. 4 à 7 (…xtraire des informations). Le glucose consommé par le muscle durant l’effort provient du glucose mis en réserve. 4

En conclusion (Organiser et communiquer). Pour fonctionner, les organes ont besoin de consommer du dioxygène et un sucre, le glucose, et de rejeter du dioxyde de carbone (un déchet). 5

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Les besoins des organes et le rôle du sang Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

Observer, recenser des informations montrant des variations de débit sanguin selon l’activité d’un organe.

– Émettre une hypothèse sur le rôle du sang. (doc.1 à 3) – Extraire des informations et raisonner à partir de documents pour expliquer comment sont satisfaits les besoins des organes. (doc. 4 et 5)

Conseils et suggestions – On établira la relation entre la présence de vaisseaux sanguins visibles sous la peau (doc. 1) et l’irrigation sanguine des muscles visible sur la radiographie (doc. 2). – Les données de l’analyse du sang entrant et sortant (doc. 4) pourront être traduites sous forme d’un tableau. – On fera la liaison entre l’augmentation des débits sanguins entre le sang et les organes au cours d’un effort et les modifications des rythmes respiratoires et cardiaques abordées dans l’unité 1 (pp. 50-51). – Les élèves trouveront dans l’atelier B2i-Internet (p. 61 du manuel) une animation visualisant les échanges entre le sang et le muscle en fonction de l’effort. Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 à 3 (´ …mettre une hypothèse). Le sang qui irrigue les organes leur apporte des nutriments et du dioxygène et récupère du dioxyde de carbone.

Doc. 4 (…xtraire des informations). Au repos et en activité, les quantités de glucose et de dioxygène dans le sang sortant du muscle sont plus faibles que dans le sang entrant alors que la quantité de dioxyde de carbone est 2

4

(pp. 54-55 du manuel de l’élève)

plus importante. Au repos comme en activité, le sang entrant dans les muscles contient les mêmes quantités de glucose, de dioxygène et de dioxyde de carbone ; les quantités de glucose et de dioxygène dans le sang sortant sont plus faibles lors de l’activité du muscle.

Doc. 4 (Raisonner à partir d’un tableau). Les quantités de glucose, de dioxygène et de dioxyde de carbone sont différentes dans le sang entrant et dans le sang sortant du muscle. Cela indique qu’il y a des échanges au niveau du muscle. 3

4 Doc. 5 (Raisonner à partir de graphiques). Le débit sanguin augmente entre le repos et l’effort dans le cerveau, les muscles et le cœur, mais pas dans les mêmes proportions.

Doc. 4 et 5 (Raisonner à partir de documents). Ces échanges évoluent selon l’activité des organes, ils sont plus importants lorsque l’activité augmente. 5

En conclusion (Organiser et communiquer). Le sang irrigue les organes. Il leur apporte du glucose et du dioxygène et les débarrasse du dioxyde de carbone. Ces échanges augmentent avec l’activité des organes. 6

L’utilisation du dioxygène et des nutriments par les organes (pp. 56-57 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

Traduire le schéma de la libération d’énergie au niveau d’un organe sous la forme d’un texte.

– Extraire des informations et raisonner. (doc. 1 à 6) – Émettre une hypothèse sur l’utilisation du glucose par l’organisme. (doc. 4) – Traduite un schéma sous la forme d’un texte. (doc. 5)

Conseils et suggestions

Exploitation des documents par les activités

– Les activités réalisées dans cette unité pourront s’intégrer au thème de convergence sur l’énergie. On montre ainsi que pour l’organisme humain, c’est le glucose en présence de dioxygène qui libère de l’énergie utilisable pour le fonctionnement des organes (doc. 5).

Doc. 1 (…xtraire des informations à partir de graphiques). Plus les activités physiques augmentent, plus l’organisme dépense de l’énergie, plus il consomme du dioxygène et des nutriments.

– La manipulation proposée dans le doc. 4 n’est pas à réaliser par les élèves pour des raisons de sécurité.

1

Doc. 2 et 3 (…xtraire des informations d’une photographie). Lorsque l’activité des organes augmente, le dégagement de chaleur est plus important. 2

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Doc. 4 (´…mettre une hypothèse). Le glucose est utilisé pour libérer de l’énergie dont une partie est transférée sous forme de chaleur qui sert ici à chauffer de l’eau.

Doc. 5 (Extraire des informations d’un schéma). Les éléments consommés sont le dioxygène et les nutriments et l’élément rejeté est le dioxyde de carbone.

Doc. 5 et 6 (…xtraire des informations de documents). • Une partie de l’énergie est utilisée pour le fonctionnement de l’organe et une autre partie est transférée sous forme de chaleur. • L’hypothèse précédente est vérifiée.

En conclusion (Organiser et communiquer). Au cours d’une réaction chimique, des nutriments comme le glucose, en présence de dioxygène, produisent des déchets tel que le dioxyde de carbone et libèrent de l’énergie. Le dioxyde de carbone est rejeté par les organes. Une partie de l’énergie libérée est utilisée pour le fonctionnement des organes, l’autre partie est transférée sous forme de chaleur.

3

4

5

6

(pp. 58-59 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 62 du manuel de l’élève) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 202). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances » et de l’exercice d’application d’une méthode (p. 63).

5 PISA Le rythme respiratoire et l’effort Raisonner à partir d’un graphique. Cet exercice réinvestit les connaissances acquises au cours de l’unité 1 de ce chapitre (voir aussi l’exercice guidé p. 64). Réponses attendues :

a. A. 1 ; B. 2 et 3. b. Le rythme respiratoire du joueur augmente avec l’augmentation de l’activité et diminue avec la diminution de celle-ci.

6 La température dans les vestiaires Formuler une hypothèse à partir d’un graphique. Cet exercice s’appuie sur l’unité 4. Des situations proches peuvent être concrètement réalisées avec le professeur d’EPS. Réponses attendues :

a. La température du local est plus élevée en présence des élèves dans le vestiaire, puis elle diminue à leur sortie. b. L’augmentation de la température dans le vestiaire provient de la chaleur dégagée par les élèves à l’issue d’un entraînement sportif. La sortie des élèves du vestiaire s’accompagne d’une baisse de la température du local.

7 L’irrigation sanguine du muscle Raisonner et réaliser un schéma. Dans cet exercice, qui s’appuie sur l’unité 3, on retrouve l’irrigation sanguine du muscle mais représentée différemment de celle dans l’unité. Réponses attendues :

a. Le schéma doit différencier les capillaires et les muscles (voir schéma sur le site du manuel). b. Les flèches montrent les échanges entre le sang et les muscles. c. Le nombre de capillaires chez un sportif est 16

plus important que chez une personne sans activité sportive. On peut supposer que l’activité sportive entraîne une augmentation du nombre de capillaires dans le muscle. Plus le nombre de capillaires est élevé, plus les échanges seront importants, donc le muscle recevra plus de dioxygène et de nutriments nécessaires à la libération d’énergie.

8 Nutriments et activité Raisonner à partir d’un graphique. Cet exercice est en lien avec l’unité 3. Réponses attendues :

a. Quantité de glucose au repos dans le sang entrant: 0,9 g/L; dans le sang sortant: 0,8 g/L. Quantité de glucose au maximum de l’effort dans le sang entrant: 0,8 g/L; dans le sang sortant 0,4 g/L. b. Quantité de glucose prélevé par le muscle: 0,1 g/l au repos et 0,4 g/L au maximum de l’effort. Le muscle utilise plus de glucose au maximum de l’effort pour fonctionner. c. La quantité de glucose dans le sang entrant dans le muscle au cours de l’effort diminue. Hypothèse: l’organisme utilise une grande quantité de glucose et cette quantité diminue dans le sang en circulation.

9 10 J’apprends à extraire l’information utile d’un graphique Ex ercic e guidé : voir le corrigé p. 202 du manuel. Réponses attendues pour l’exercice d’application : a. Comparaison des quantités de dioxygène prélevé dans le sang: • Exercice faible: 200 mL/L – 150 mL/L = 50 mL/L. • Exercice modéré: 200 mL/L – 70 mL/L = 130 mL/L. • Exercice important: 200 mL/L – 30 mL/L = 170 mL/L. b. Conclusion: la quantité de dioxygène prélevée dans le sang par les muscles augmente avec l’intensité de l’effort.

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Le fonctionnement de l’appareil respiratoire L’air, une source de dioxygène pour l’organisme

(pp. 66-67 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Formuler des hypothèses sur l’origine du dioxygène du sang. – Réaliser des mesures de la quantité de dioxygène dans l’air inspiré et dans l’air expiré.

– Décrire le comportement d’une grandeur. (doc. 1) – Émettre une hypothèse sur le devenir du dioxygène prélevé par l’organisme. (doc. 1) – Décrire le comportement d’une grandeur et mettre en relation. (doc. 2 et 3)

Conseils et suggestions – Dans tout ce chapitre, on s’intéresse au problème de l’approvisionnement des organes en dioxygène de l’air. Ainsi dans cette première unité, on cherche à montrer que l’air est une source de dioxygène pour l’organisme : on limitera donc la comparaison de la composition de l’air inspiré et expiré au seul dioxygène. Le dioxyde de carbone considéré comme un déchet (voir unité 1) ne sera abordé que dans le chapitre 4. – Cette unité sera l’occasion d’établir des ponts entre le cours de SVT et le cours de PC5e à propos du rappel de la composition chimique de l’air (voir aussi exercice 7 p. 79). – L’utilisation d’un système ExAO en classe par les élèves paraît indispensable pour mettre en évidence et quantifier les échanges de dioxygène. Les élèves pourront comparer leurs résultats avec ceux obtenus et présentés dans les doc. 1 à 3. – L’exercice 6 p. 79 permettra de remobiliser les connaissances acquises dans cette unité et d’établir une relation entre l’évolution de la consommation de dioxygène à l’effort et les besoins en dioxygène des organes.

2

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (Décrire le comportement d’une grandeur). Le volume de dioxygène dans l’air expiré est de 18,5 %, alors que celui de l’air inspiré est de 20,9 %. L’air qui est expiré contient moins de dioxygène que l’air qui est inspiré : lors de la respiration, l’organisme prélève du dioxygène dans l’air inspiré. 2 Doc. 1 (´ …mettre une hypothèse). Le dioxygène prélevé par l’organisme est utilisé pour le fonctionnement des organes. 1

Doc. 2 et 3 (Décrire le comportement d’une grandeur et mettre en relation). Le volume de dioxygène prélevé par l’organisme en plein effort est supérieur à celui prélevé au repos, avant l’effort ou après l’effort. Le prélèvement du dioxygène de l’air par l’organisme est donc lié à l’activité des organes. 3

En conclusion (Organiser et communiquer). Le dioxygène nécessaire aux organes au repos ou en activité provient de l’air. Il est prélevé dans l’air inspiré par l’organisme. 4

Le trajet de l’air dans l’appareil respiratoire Capacités du programme

– Observer, recenser et organiser des informations relatives au trajet de l’air dans l’appareil respiratoire. – Présenter ces informations sous une forme appropriée.

(pp. 68-69 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations utiles sur les organes de l’appareil respiratoire. (doc. 1 à 4) – Suivre un protocole et mettre en relation. (doc. 5) – Faire un schéma fonctionnel de l’appareil respiratoire. (doc. 6 et 7)

Conseils et suggestions – L’utilisation de radiographies réelles de l’appareil respiratoire et l’observation de la dissection de l’appareil pul-

monaire du lapin (partie A p. 18) peuvent compléter les documents proposés ici (doc. 1 à 3).

B • Chapitre 2 • Fonctionnement de l’appareil respiratoire

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– Parallèlement à l’utilisation des documents radiographiques, les élèves peuvent resituer sur eux-mêmes les différentes parties de l’appareil pulmonaire et localiser différents organes intervenant dans la respiration. – L’atelier éducation à la santé p. 76 (« Un geste qui sauve ») permettra aux élèves de retrouver le trajet de l’air dans l’appareil pulmonaire. – L’exercice 8 p. 79 traitant d’une maladie respiratoire (l’asthme), à partir de l’étude comparative de bronches chez deux individus, complètera la recherche du trajet du dioxygène dans les poumons abordée dans cette unité. – L’exercice de méthode p. 80 permettra d’exercer un apprentissage de la communication par un dessin en lien avec une capacité du programme : présenter des informations sous une forme appropriée.

2 Doc. 3 et 4 (…xtraire des informations utiles). Le poumon présente un aspect d’éponge, il est formé d’innombrables alvéoles situées à l’extrémité des très nombreuses bronchioles.

Doc. 4 et 5 (Suivre un protocole et mettre en relation). En pressant un morceau de poumon dans de l’eau à l’aide de deux agitateurs, des bulles d’air s’échappent : les alvéoles pulmonaires contiennent de l’air. 3

4 Doc. 6 et 7 (Faire un schéma). Voir le schéma muet du doc. 7 sur le site du manuel.

En conclusion (Organiser et communiquer). À chaque inspiration, l’air gagne les poumons : il circule dans la trachée, les bronches, les bronchioles puis les alvéoles pulmonaires. À l’expiration, l’air suit le chemin inverse. 5

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 à 4 (…xtraire des informations utiles). Bouche, nez, trachée, poumons, bronches, bronchioles et alvéoles.

3

Le renouvellement de l’air dans les poumons Capacités du programme

– Observer, recenser et organiser des informations relatives au trajet de l’air dans l’appareil respiratoire. – Exprimer à l’écrit ou à l’oral les étapes de la démarche.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations et raisonner sur le rôle des mouvements respiratoires. (doc. 1 et 2) – Mettre en relation des observations et en déduire comment l’air est renouvelé dans les poumons. (doc. 3 et 4)

Conseils et suggestions – L’observation des mouvements respiratoires et la mesure de la cage thoracique peuvent être réalisées en classe par groupe de deux élèves. Les deux photographies proposées (doc. 1) apportent des informations complémentaires : les côtes sont apparentes et l’abdomen est rentré au cours de l’inspiration, ils le sont moins au cours de l’expiration. Le ballon sert à confirmer que le second mouvement est bien un mouvement expiratoire. – L’utilisation d’un logiciel de simulation par les élèves (doc. 3) permettra de comparer le volume de la cage thoracique et des poumons à l’inspiration et à l’expiration et de visualiser le rôle des muscles (muscles thoraciques et diaphragme) dans le renouvellement de l’air. L’animation Pulmo est visible sur plusieurs sites d’Académie. – L’exploitation de l’ensemble des documents présentés dans cette unité peut être facilement intégrée dans une démarche scientifique : observations simples et directes (doc. 1), analyse de radiographies des poumons (doc. 2), mise en relation de l’augmentation du volume de la cage thoracique avec l’augmentation des poumons et l’entrée 18

(pp. 70-71 du manuel de l’élève)

de l’air dans les alvéoles pulmonaires. – La modélisation proposée dans l’atelier réalisation p. 77 (« Mesure ton souffle ») donne aux élèves un ordre de grandeur du volume d’air qui circule dans nos poumons lors d’un mouvement respiratoire.

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (…xtraire des informations et raisonner). Lors de l’inspiration, le volume de la cage thoracique augmente, et inversement. 1

Doc. 2 (…xtraire des informations et raisonner). Lors de l’inspiration, le volume des poumons augmente, et inversement. 2

Doc. 3 et 4 (Mettre en relation et déduire). • À l’inspiration, le diaphragme (muscle) s’abaisse et la cage thoracique se soulève. À l’expiration, le phénomène s’inverse. À l’inspiration, le volume de la cage thoracique augmente, lors de l’expiration, il diminue. • Une augmentation du volume de la cage thoracique (inspiration) crée une arrivée d’air dans les poumons. Une 3

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diminution du volume de la cage thoracique provoque la sortie de l’air à l’extérieur des alvéoles. 4 En conclusion (Organiser et communiquer). Le renouvellement de l’air dans les poumons est assuré par les mouvements respiratoires : lors de l’inspiration, les muscles respiratoires se contractent et entraînent l’augmentation du volume de la cage thoracique et des pou-

4

Le devenir du dioxygène dans les poumons Capacités du programme

– Valider ou invalider les hypothèses relatives à l’origine du dioxygène du sang. – Faire (en respectant des conventions) un schéma fonctionnel d’une alvéole pulmonaire.

(pp. 72-73 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Décrire le comportement d’une grandeur. (doc. 1) – Extraire des informations et les mettre en relation afin d’expliquer le devenir du dioxygène présent dans les alvéoles pulmonaires. (doc. 1 à 4 et 6) – Effectuer un calcul. (doc. 5)

Conseils et suggestions – Le doc. 2 permet de visualiser l’importante vascularisation des poumons ainsi que la proximité des voies respiratoires et sanguines. Le doc. 3 permet de montrer que les alvéoles sont toutes en relation avec le sang, d’où l’idée qu’elles doivent être le lieu des échanges gazeux entre l’air et le sang. – Cette unité est l’occasion de construire un schéma fonctionnel simple d’une alvéole pulmonaire à partir de l’observation microscopique de coupes transversales de poumons. – La modélisation proposée dans l’atelier réalisation p. 76 (« Joue avec des alvéoles pulmonaires ») permet aux élèves de mieux comprendre la circulation de l’air dans les bronchioles et les alvéoles. – L’atelier éducation à la santé p. 76 (« Un geste qui sauve ») permettra aux élèves de retrouver le trajet de l’air dans l’appareil pulmonaire. – L’exercice d’application p. 80 permettra de réinvestir les connaissances dans cette unité et la mise en œuvre de la capacité à réaliser un schéma. Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 (Décrire le comportement d’une grandeur). La quantité de dioxygène du sang augmente lors de son passage dans les poumons.

Doc. 1 à 3 (…xtraire des informations et les mettre en relation). Le dioxygène de l’air arrive dans les alvéoles pulmonaires qui sont entourées d’un réseau 2

mons, créant une arrivée d’air dans les alvéoles pulmonaires. Lors de l’expiration, le volume de la cage thoracique et des poumons diminue, l’air des poumons appauvri en dioxygène est rejeté vers l’extérieur.

important de capillaires. C’est à ce niveau que le dioxygène de l’air passe dans le sang. 3 Doc. 4 à 6 (…xtraire des informations). • Le dioxygène de l’air passe dans le sang au niveau des alvéoles pulmonaires. • Caractéristiques des alvéoles pulmonaires favorables au passage du dioxygène de l’air dans le sang : leur grand nombre, la faible épaisseur de la paroi alvéolaire, une vascularisation importante. 4 Doc. 5 (…ffectuer un calcul). Longueur totale des capillaires des alvéoles des deux poumons : 700 000 000 x 3 = 2 100 000 000 mm, soit 2 100 km.

Surface totale d’échanges entre l’air et le sang : 700 000 000 x 0,3 = 210 000 000 mm2, soit 210 m2. La paroi des nombreuses alvéoles est donc très richement vascularisée et développe une grande surface au contact avec l’air alvéolaire. Ces caractéristiques favorisent le passage du dioxygène de l’air des alvéoles dans le sang : la paroi alvéolaire est une grande surface d’échange.

En conclusion (Organiser et communiquer). Les flèches rouges représentent le passage du dioxygène de l’air alvéolaire dans le sang, les flèches bleues la circulation du sang appauvri en O2, les flèches rouges le sang riche en O2, les flèches jaunes l’air inspiré et les flèches violettes l’air expiré. Le schéma muet du doc. 7 disponible sur le site du manuel pourra être utilisé pour cette activité de conclusion. 5

B • Chapitre 2 • Fonctionnement de l’appareil respiratoire

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(pp. 74-75 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 78 du manuel de l’élève) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 203). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances » et de l’exercice d’application d’une méthode (p. 80).

5 PISA Respirer dans l’eau

8 Une maladie respiratoire

Raisonner à partir d’un texte. Cet exercice est en lien avec les notions étudiées dans l’unité 1 sur la modification de la consommation d’air au cours d’un effort. Ces modifications sont ici mises en relation avec les besoins de l’organisme qui effectue un effort plus ou moins important dans un milieu aquatique.

…xtraire des informations d’un schéma. Cet exercice permet de réinvestir les notions construites dans les unités 2 et 4, de vérifier la bonne compréhension par les élèves de la structure du tissu pulmonaire et de retrouver les caractéristiques des lieux de circulation de l’air et de passage du dioxygène dans le sang.

Réponses attendues :

Réponses attendues :

a. A. 3 ; B. 2. b. Plus l’effort physique est important plus la quantité d’air respiré est grande.

a. L’intérieur de la bronche durant une crise d’asthme est rempli d’un liquide : le mucus. La paroi de la bronche est nettement épaissie ; ce qui réduit le diamètre interne de la bronche. b. La présence de mucus abondant et la diminution du diamètre interne de la bronche réduisent le passage de l’air qui circule donc plus difficilement (respiration bruyante et sifflante), entraînant un manque d’air donc de dioxygène dans les poumons (sensation d’étouffement). c. Lors d’une crise d’asthme, moins d’air, donc moins de dioxygène, arrive au niveau des alvéoles pulmonaires : la quantité de dioxygène dans l’alvéole qui passe dans le sang est moins élevée ; la quantité de dioxygène apportée aux organes par le sang est plus faible.

6 Activité musculaire et dioxygène Faire un calcul et raisonner. La relation entre activité musculaire et consommation de dioxygène a été abordée dans l’unité 1. La lecture d’un graphique barres avec ses annotations colorées permettra à l’élève de calculer assez facilement des volumes de dioxygène consommé au repos, lors d’un effort et après l’effort et d’établir une relation entre l’évolution de la consommation à l’effort et les besoins en dioxygène des organes. Réponses attendues :

a. Au repos : 0,3 L en 1 minute. Pendant l’effort : 1,6 L en 1 minute. c. Plus les organes (ici les muscles) ont besoin de dioxygène, plus l’organisme consomme du O2. d. Le dioxygène nécessaire au fonctionnement des organes provient de l’air.

9 10 J’apprends à communiquer à l’aide d’un schéma Ex ercice guidé : voir le corrigé p. 203 du manuel de l’élève. Réponse attendue pour l’exercice d’application :

7 L’air inspiré et l’air expiré Raisonner à partir d’un tableau. Il s’agit de réinvestir les connaissances acquises dans l’unité 1 sur les modifications de la composition de l’air inspiré et de l’air expiré. Réponses attendues :

a. Les gaz constituant l’air sont : l’azote, le dioxygène et le dioxyde de carbone. b. Le diazote est le gaz le plus abondant dans l’air (79 L pour 100 L d’air). c. La quantité de diazote dans l’air inspiré est la même que celle dans l’air expiré. La quantité de dioxyde de carbone dans l’air inspiré est plus faible que celle dans l’air expiré. La quantité de dioxygène dans l’air inspiré est plus élevée que celle dans l’air expiré. d. L’organisme prélève du dioxygène dans l’air et y rejette du dioxyde de carbone. 20

Air alvéolaire

Vaisseaux sanguins

Paroi

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La digestion des aliments Des aliments dans le tube digestif

(pp. 82-83 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Observer, recenser et organiser des informations relatives au trajet des aliments (...) dans le tube digestif. – Présenter ces informations sous une forme appropriée.

Conseils et suggestions – En complément du doc. 1, on pourra demander aux élèves de localiser certains organes sur leur propre corps (estomac, intestin, etc.) et notamment l’œsophage par rapport à la trachée vue dans le chapitre 2. – Le schéma simplifié du tube digestif (doc. 2 : voir la version muette sur site du manuel) sera complété dans l’unité 3 avec le rôle des enzymes dans la digestion. – Dans le cadre du B2i, on peut s’appuyer sur les modélisations de certains sites Internet (voir par exemple l’Atelier p. 92 « Suivre le devenir des aliments »). Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (…xtraire des informations) : Bouche, œsophage, estomac, intestin grêle, gros intestin. 1

2 Doc. 1 à 2 (Communiquer des informations sous la forme d’un tableau).

2

Compétences mises en œuvre dans l’unité Extraire des informations sur le devenir des aliments dans le tube digestif et les communiquer sous la forme d’un tableau. (doc. 1 et 2)

Organes du tube digestif et temps de passage Bouche (15 secondes à 2 minutes)

Aliments mastiqués et poussés

Œsophage (5 à 15 secondes)

Aliments poussés

Estomac (2 à 6 heures)

Aliments brassés et poussés

Intestin grêle (7 à 10 heures)

Aliments brassés et poussés

Gros intestin (12 à 24 heures) Aliments poussés

En conclusion (Organiser et communiquer). Les aliments progressent dans le tube digestif en passant successivement dans la bouche, l’œsophage, l’estomac et l’intestin grêle et subissent une action mécanique grâce à la mastication dans la bouche et aux mouvements dans l’œsophage, l’estomac et l’intestin grêle. Les aliments non digérés passent dans le gros intestin et sont éliminés à l’extérieur de l’organisme par l’anus. 3

La transformation des aliments

(pp. 84-85 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Situer dans le temps des découvertes scientifiques en menant une étude critique de textes historiques sur la digestion. – Participer à la conception d’un protocole pour réaliser une digestion in vitro et le mettre en œuvre.

Conseils et suggestions – Le tube digestif disséqué (doc. 1) permet de retrouver les différents organes et leur contenu et d’observer les vaisseaux sanguins au niveau de l’intestin grêle. – L’unité fait appel à un texte et une expérience historiques (doc. 2 et 3). Les textes historiques et la digestion in vitro (doc. 3 et 4) permettent de mettre en place les étapes de la démarche expérimentale (voir aussi l’exercice 6 p. 95). – L’atelier p. 93 « Deviens expert en schémas » peut servir de support à l’évaluation des compétences du B2i.

Action mécanique subie par les aliments

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations à partir d’observations. (doc. 1) – Formuler une hypothèse. (doc. 2) – Extraire des informations sur la digestion in vitro et raisonner. (doc. 3 et 4)

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (…xtraire des informations à partir d’observations). Les aliments présentent encore des morceaux dans l’estomac, ils sont réduits en bouillie dans l’intestin grêle. Le contenu alimentaire est donc réduit en bouillie progressivement tout le long du tube digestif. 1

2 Doc. 2 (Formuler une hypothèse). • Hypothèse émise par Réaumur : les morceaux de viande subissent des transformations même en dehors de l’action mécanique. B • Chapitre 3 • La digestion des aliments

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• La viande a subi une transformation sans l’intervention d’une action mécanique : une action d’un autre type joue également un rôle dans la transformation des aliments. 3 Doc. 3 (…xtraire des informations et les communiquer sous la forme d’un tableau).

Tubes

Début d’expérience Après 12 heures

A : Eau

Viande

Viande tassée

B : Eau + sucs digestifs

Viande

Viande en bouillie

Les sucs digestifs transforment donc la viande en bouillie.

3

4 Doc. 4 (…xtraire des informations et raisonner). • La digestion de la viande est plus importante dans le tube B contenant de la viande hachée que dans le tube A contenant de la viande non hachée. • La digestion est facilitée lorsque la viande est hachée. L’action mécanique agit en complément de l’action chimique des sucs digestifs en facilitant la transformation des aliments. 5 En conclusion (Organiser et communiquer). Les aliments sont transformés dans le tube digestif grâce à l’action des sucs digestifs qui complète l’action mécanique.

La digestion des aliments

(pp. 86-87 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Participer à la conception d’un protocole pour réaliser une digestion in vitro et le mettre en œuvre. – Exprimer les étapes de la démarche. – Observer, recenser et organiser des informations relatives au trajet des aliments et l’arrivée des enzymes dans le tube digestif.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Formuler une hypothèse sur le rôle des enzymes dans la digestion. (doc. 1 et 2) – Expliquer les résultats d’une expérience sur l’action d’enzymes sur l’amidon. (doc. 3) – Mettre en relation les informations sur le résultat de la digestion. (doc. 3 et 4) – Compléter un tableau. (doc.4)

Conseils et suggestions – Avant d’aborder la digestion, il est nécessaire de faire appel aux acquis (école primaire et 6e) (voir « Je m’interroge pour commencer » p. 47 du manuel de l’élève) – Cette unité est l’occasion d’aborder les différentes étapes de la démarche expérimentale. La réalisation de cette expérience (doc. 2 et 3) est aisée à mettre en place. Les élèves pourront la réaliser en classe en utilisant les enzymes vendues dans le commerce spécialisé. On montrera l’importance du tube témoin. L’exercice 5 p. 94 permettra de vérifier les acquis concernant cette démarche. Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (…xtraire des informations). L’amidon est présent dans le pain, les pâtes, les biscottes, etc. 1

Doc. 1 et 2 (Formuler une hypothèse). • Hypothèse testée: les enzymes de l’intestin grêle permettent la transformation de l’amidon en un glucide plus petit, le glucose. • Le tube A (tube témoin) sert à valider l’hypothèse par comparaison avec les résultats en présence d’enzymes. 2

Doc. 3 (…xpliquer les résultats d’une expérience). • Fin d’expérience, la bandelette plongée dans le tube A (eau et amidon) montre l’absence de glucose; dans le tube B (eau, amidon et enzymes), elle montre la présence de glucose. La coloration bleu noir dans le tube A en présence de lugol révèle la présence d’amidon, la coloration jaune dans le tube B montre que l’amidon a disparu. • Les enzymes semblables à celles dans l’intestin grêle permettent la transformation de l’amidon en un glucide plus petit, le glucose. 3

4 Doc. 3 et 4 (Mettre en relation les informations). Les aliments subissent une transformation chimique. Ils sont transformés en nutriments. 5

Doc. 4 (Compléter un tableau). Voir ci-dessous.

6 En conclusion (Organiser et communiquer). Sous l’action des enzymes, les constituants des aliments subissent une transformation chimique. Au cours de cette digestion, les aliments sont transformés en nutriments et se retrouvent dans l’intestin grêle.

Organes du tube digestif et temps de passage Bouche (15 secondes à 2 minutes)

Aliments mastiqués et poussés

Œsophage (5 à 15 secondes)

Aliments poussés

Estomac (2 à 6 heures)

Aliments brassés et poussés

+

Intestin grêle (7 à 10 heures)

Aliments brassés et poussés

+

Gros intestin (12 à 24 heures)

Aliments poussés

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Action mécanique subie par les aliments

Arrivée des enzymes +

Apparition des nutriments

+

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Le devenir des nutriments

(pp. 88-89 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

Faire (en respectant des conventions) un schéma fonctionnel de l’absorption intestinale.

– Extraire des informations et raisonner. (doc. 1 à 5) – Faire un schéma fonctionnel en respectant les consignes. (doc. 6)

Conseils et suggestions – Cette unité peut être l’occasion d’évaluer des dessins réalisés au cours de l’observation microscopique de coupes transversales d’intestin (doc. 3). – L’exercice 8 p. 95 permettra d’évaluer la capacité des élèves à compléter un schéma fonctionnel de l’absorption intestinale en respectant les consignes données. Exploitation des documents par les activités Doc. 1 et 2 (…xtraire des informations et raisonner). La quantité de nutriments est plus élevée dans le sang sortant que dans le sang entrant. 1

2 Doc. 3 à 5 (…xtraire des informations et raisonner). Les villosités forment une grande surface facilitant l’absorption des nutriments dans le sang irriguant la paroi intestinale.

Doc. 6 (Faire un schéma fonctionnel en respectant les consignes). Voir le schéma sur le site du manuel. 3

4 En conclusion (Organiser et communiquer). Les nutriments passent dans le sang au niveau de l’intestin grêle, l’absorption est favorisée par la présence de nombreux replis et villosités intestinales.

(pp. 90-91 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 95 du manuel de l’élève) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 203). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances » et de l’exercice d’application (p. 96).

5 PISA La digestion du blanc d’œuf Exploiter des résultats et émettre une hypothèse. Cet exercice fait le lien entre les unités 2 et 3.

du lait. b. Certaines personnes ne digèrent pas le lait car elles manquent de lactase. c. Pas de lactose dans l’Emmental et le Brie, donc pas besoin de lactase pour les digérer. d. Pour rendre le lait digestible, il faut lui enlever le lactose.

Réponses attendues :

a. A. 1, 2 et 3 ; B.1. b. L’action chimique des enzymes complète l’action mécanique.

6 Une expérience historique Extraire des informations d’un texte et raisonner. L’exercice complète les expériences historiques présentées dans l’unité 2.

8 L’absorption des nutriments Faire un schéma en utilisant des règles de représentations. L’exercice est en lien avec l’unité 4. Réponses attendues :

a. Une partie des nutriments contenus dans l’intestin grêle est passée dans le sang. b. et c. Voir schéma sur le site du manuel.

Réponses attendues :

a. L’expérience 1 est réalisée en dehors du corps humain à partir du suc gastrique du trappeur, l’expérience 2 est réalisée directement dans son estomac. b. Dans les deux cas, la viande subit un début de digestion, ce qui démontre le rôle du suc gastrique. c. Les substances du suc gastrique responsables des transformations sont des enzymes.

7 Digérer ou non le lait Extraire des informations d’un tableau et émettre une hypothèse. L’exercice en lien avec l’unité 4 est l’occasion de mettre en évidence le rôle d’une enzyme, la lactase. Réponses attendues :

a. La lactase est une enzyme qui permet de digérer le lactose

9 10 J’apprends à construire un tableau Ex ercic e guidé : voir le corrigé p. 203 du manuel. Réponses attendues pour l’exercice d’application :

a.

Tube A. (riz + eau) Tube B. (riz + eau + enzyme)

Début Fin de l’expérience de l’expérience grains de riz grains de riz inchangés grains de riz

grains de riz digérés

b. Seuls les grains de riz introduits dans le tube B contenant l’enzyme ont été digérés : l’enzyme de l’intestin agit sur la digestion du riz. B • Chapitre 3 • La digestion des aliments

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Circulation du sang et échanges avec les organes Le transport du sang dans l’organisme Capacités du programme

Observer, recenser et organiser des informations pour comprendre la circulation du sang dans les vaisseaux.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations à partir de documents photographiques. (doc. 1 à 3) – Extraire des informations sur la circulation du sang et raisonner. (doc. 4) – Mettre en relation différentes données. (doc. 4 à 6)

Conseils et suggestions – L’observation des vaisseaux superficiels du doc. 1 peut accompagner l’observation directe de la main d’un élève: en mettant la main le long du corps, les veines sont plus apparentes qu’en la levant; l’élève peut alors poser le problème du transport du sang dans l’organisme. L’observation de radiographie du pied (doc. 2) permet de découvrir l’existence de vaisseaux sanguins plus profonds. Un lien avec le ch. 1 (mesure du pouls p. 50) peut être fait concernant la circulation saccadée du sang ressentie dans les artères. – L’observation des capillaires (doc. 3) peut être complétée par le document d’ouverture du chapitre (p. 97) et l’observation directe ou en vidéo de la circulation du sang dans les capillaires d’une patte palmée de grenouille par exemple. – L’ensemble des documents de cette unité aboutit à une première approche de l’appareil circulatoire dans un organe, avec une circulation à sens unique du sang contenu dans un système de tubes différents disposés en continuité (doc. 4 à 6). Exploitation des documents par les activités Doc. 1 à 3 (…xtraire des informations à partir de documents photographiques). Le sang circule dans trois 1

2

(pp. 98-99 du manuel de l’élève)

types de vaisseaux sanguins : les artères, les veines et les capillaires.

Doc. 4 (…xtraire des informations et Raisonner). • Avant la pose du garrot sur le bras les veines ne sont pas visibles sur le bras ni sur l’avant bras. Après la pose du garrot les veines deviennent bien visibles sur l’avant bras mais pas sur le bras. • Le garrot arrête la circulation du sang dans les veines. Ce sang qui ne peut plus circuler s’accumule dans les veines de l’avant bras qui grossissent et deviennent visibles : dans les veines le sang circule donc de la main vers le bras. 2

Doc. 5 (…xtraire des informations et raisonner). Le sang circule dans l’artère du bras en direction de la main. 3

Doc. 4 à 6 (Mettre en relation différentes données). Dans les organes, les capillaires assurent la continuité entre les artères et les veines : le sang circule donc à sens unique dans un système formé de très nombreux vaisseaux sanguins. 4

5 En conclusion (Organiser et communiquer). Dans l’organisme, le sang est transporté dans des vaisseaux, les artères, les capillaires et les veines, dans lesquels il circule à sens unique.

La mise en mouvement du sang dans l’organisme (pp. 100-101 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Suivre un protocole de dissection de cœur. – Faire (en respectant les conventions) un dessin scientifique traduisant l’observation d’une dissection de cœur.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Suivre un protocole de dissection du cœur. (doc. 1 et 2) – Faire un dessin scientifique d’une coupe du cœur. (doc. 1 et 2) – Extraire des informations et raisonner. (doc. 3, 4 et 5) – Faire un schéma du système circulatoire. (doc. 3 à 5)

Conseils et suggestions – Pour poser le problème de la mise en mouvement du sang par le cœur, il est intéressant de s’appuyer sur l’atelier histoire des sciences (p. 111), sur le vécu des élèves et sur leurs connaissances (voir le chapitre 1). 24

– Le doc. 3 présente les résultats d’une expérience qui peut être réalisée en classe, à condition de récupérer dans un abattoir un cœur non abîmé et non ouvert. À partir de l’expérience du doc. 2, les élèves proposent un sens de circulation du sang dans la partie gauche et dans la partie droite du

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cœur et pourront réaliser un schéma légendé et fléché (voir activité 4 p. 101 et schéma muet sur le site du manuel). – L’étude des radiographies du doc. 4 montrant deux phases successives d’un battement cardiaque et la propulsion du sang du ventricule gauche vers l’artère aorte pourra être utilement complétée par l’atelier informatique B2i (p. 110) modélisant le fonctionnement du cœur. – L’atelier réalisation p. 110 «Écoute ton cœur» permettra d’insister sur le fonctionnement rythmique du cœur.

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 et 2 (Faire un dessin scientifique). • Voir le schéma sur le site du manuel. • Le cœur est un muscle creux cloisonné en une cavité gauche à paroi épaisse, le ventricule gauche et une cavité droite : le ventricule droit.

Doc. 3 (…xtraire des informations et raisonner). Dans la partie droite du cœur, le sang entre par une veine cave et 2

3

ressort par l’artère pulmonaire; dans la partie gauche, il entre par les veines pulmonaires et ressort par l’aorte.

Doc. 4 (…xtraire des informations). Le cœur se contracte et se relâche de manière rythmique. 3

Doc. 3 à 5 (Faire un schéma) Voir le schéma muet sur le site du manuel (voir aussi le schéma bilan p. 109 du manuel). 4

Doc. 4 et 5 (…xtraire des informations et raisonner). • La paroi des ventricules est plus épaisse en B (phase de contraction) et le volume des ventricules est plus faible en B. • Lorsque le myocarde se contracte, le sang est mis en mouvement en direction des artères ; lorsqu’il se relâche, le cœur se remplit de sang. 5

6 En conclusion (Organiser et communiquer). Le sang est mis en mouvement dans les vaisseaux par les battements du cœur. Celui-ci est un muscle creux et cloisonné qui se contracte de manière rythmique.

Le devenir du dioxyde de carbone du sang

(pp. 102-103 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Suivre un protocole pour mettre en évidence l’élimination du dioxyde de carbone au niveau des poumons. – Faire (en respectant des conventions) un schéma de l’élimination des déchets au niveau d’une alvéole pulmonaire. – Valider ou invalider les hypothèses relatives à l’élimination des déchets.

– Suivre un protocole d’expérience avec eau de chaux et raisonner. (doc. 1) – Décrire le comportement d’une grandeur : la quantité de CO2 lors du passage du sang et de l’air dans les poumons. (doc. 2) – Faire un schéma fonctionnel pour illustrer les échanges de gaz au niveau d’une alvéole pulmonaire. (doc. 3 à 5)

Conseils et suggestions – La manipulation du doc. 1 peut facilement être réalisée en classe par les élèves. L’utilisation de l’ExAO pour mesurer les quantités de dioxyde de carbone rejeté dans l’air expiré est maintenant possible à condition de posséder une sonde à dioxyde de carbone dans le labo de SVT. On réinvestit ici des notions vues dans la partie A (p. 17) et dans le chapitre 1 de cette partie (p. 52), ainsi que des notions de PC5e. – Cette unité est l’occasion de terminer le schéma fonctionnel simple d’une alvéole pulmonaire réalisé p. 73 (chapitre 2), en le complétant par les observations liées au rejet de dioxyde de carbone au niveau des poumons.

Doc. 2 (Décrire le comportement d’une grandeur). • Le sang sortant des poumons contient moins de CO2 que le sang entrant: le sang s’appauvrit en CO2 dans les poumons. • Le CO2 rejeté par les organes dans le sang est éliminé de l’organisme dans l’air expiré au niveau des poumons. 2

3 Doc. 3 à 5 (Faire un schéma fonctionnel). Passage du dioxygène de l’air alvéolaire dans le sang. Passage du dioxyde de carbone du sang dans l’air alvéolaire. Voir aussi le schéma muet sur le site du manuel.

En conclusion (Organiser et communiquer). Le dioxyde de carbone provenant du sang est éliminé dans l’air expiré au niveau de la paroi des alvéoles pulmonaires. 4

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 (Suivre un protocole et raisonner). • L’eau de chaux se trouble en présence de l’air expiré (B), alors qu’elle reste limpide en présence d’air inspiré (A). • L’air expiré contient du dioxyde de carbone et pas l’air inspiré: l’air s’enrichit donc en dioxyde de carbone dans les poumons. B • Chapitre 4 • Circulation du sang et échanges avec les organes

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Le devenir des autres déchets du sang Capacités du programme

– Observer, recenser et organiser des informations sur le rôle des reins et de l’urine dans l’élimination des déchets. – Faire (en respectant des conventions) un schéma de l’élimination des déchets au niveau du rein.

(pp. 104-105 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations sur le devenir des déchets au niveau du rein et raisonner. (doc. 1 à 4) – Faire un schéma fonctionnel du rein et extraire des informations. (doc. 5 et 6, exercice de méthode p. 114)

Conseils et suggestions – À partir de la radiographique (doc. 3) et de la maquette (doc. 4), les élèves peuvent resituer sur eux même différents organes de l’appareil urinaire. – Le doc. 5 illustre l’importante vascularisation des reins. En le mettant en parallèle avec le schéma du doc. 6, les élèves peuvent retrouver la caractéristique du rein qui facilite le passage des déchets du sang dans l’urine et en déduire que le rein est le lieu d’excrétion des autres déchets. – À l’aide de l’exercice 5 p. 112, qui élargit la comparaison de l’urine et du sang, il sera intéressant de montrer que seuls les déchets sont éliminés dans l’urine, les autres substances comme les nutriments restant dans le sang. Exploitation des documents par les activités

est plus élevée que celle dans le sang sortant. • Les déchets contenus dans le sang se retrouvent dans l’urine, ils sont ensuite excrétés au niveau des reins qui fabriquent l’urine. 2 Doc. 3 et 4 (…xtraire des informations et raisonner). • L’organe qui fabrique l’urine est le rein. • Le trajet de l’urine: rein --> uretère --> vessie --> urètre --> orifice urinaire.

Doc. 5 et 6 (Faire un schéma fonctionnel et extraire des informations). • Voir le schéma muet sur le site du manuel. • La riche vascularisation du rein facilite le passage des déchets du sang dans l’urine. 3

En conclusion (Organiser et communiquer). Les autres déchets rejetés par les organes dans le sang (urée) sont excrétés par les reins qui fabriquent l’urine. L’urine est ensuite rejetée à l’extérieur de l’organisme. 4

Doc. 1 et 2 (…xtraire des informations et raisonner). • La quantité de déchets dans le sang entrant dans le rein 1

5

La circulation du sang dans l’organisme Capacités du programme

– Faire (en respectant les conventions) un schéma fonctionnel du trajet du sang dans l’appareil circulatoire. – Situer dans le temps des découvertes scientifiques

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations (doc. 1 et atelier p. 111) – Faire un schéma fonctionnel. (doc. 2 et exercice guidé p. 114) – Remobiliser les connaissances sur les échanges entre le sang et les organes. (doc. 3 à 4)

Conseils et suggestions – Il paraît essentiel de sensibiliser les élèves à l’historique de certaines découvertes fondamentales, de montrer que les connaissances scientifiques évoluent et se construisent petit à petit et aussi de critiquer certaines de ces représentations historiques. Pour introduire le doc. 1, on peut proposer aux élèves une recherche au CDI sur W. Harvey et ses travaux (voir aussi l’atelier p. 111). – Certains des documents présentés dans cette unité rappellent les connaissances acquises dans ce chapitre et le chapitre 2. Ils peuvent être facilement intégrés dans une démarche scientifique aboutissant à la mise en rela26

(pp. 106-107 du manuel de l’élève)

tion de la circulation sanguine avec la continuité des échanges au niveau des organes. – L’exercice 8 p. 113 permettra de construire un schéma de la circulation sanguine, de replacer les différents échanges au niveau des organes représentés.

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 et 2 (…xtraire des informations et faire un schéma fonctionnel). Trajet du sang à partir du doc. 1 : ventricule gauche › artères › tissus de l’ensemble du corps ›veines caves ›oreillette droite.

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Ventricule droit ›artère pulmonaire ›poumons ›veines › sang ramené vers le « centre ». Voir aussi le schéma muet du doc. 2 sur le site du manuel.

Doc. 3 à 4 (Remobiliser des connaissances). Au niveau des poumons, l’O2 passe de l’air alvéolaire dans le sang, et le CO2 du sang dans l’air alvéolaire. Au niveau de l’intestin grêle, les nutriments passent dans le sang. Au niveau des muscles, l’O2 et les nutriments passent du sang dans l’organe et le CO2 est rejeté dans le sang. 2

Doc. 2 et 4 (Faire un schéma fonctionnel). Voir schéma muet sur le site du manuel. 3

Doc. 1 à 4 (…xtraire des informations). Harvey constate que le sens de circulation du sang reste toujours 4

le même et que le sang revient toujours dans les veines en direction du cœur. L’appareil circulatoire, constitué par les vaisseaux sanguins et le cœur, forme donc un système clos à l’intérieur duquel le sang circule à sens unique. 5 En conclusion (Organiser et communiquer). Le sang circule dans un système clos de vaisseaux. Il apporte aux organes le O2 et les nutriments dont ils ont besoin. Il transporte aussi les déchets rejetés par les organes vers les poumons (pour le CO2) ou vers les reins (pour les autres déchets) : Il assure ainsi la continuité des échanges au niveau des organes, ce qui assure le fonctionnement de l’organisme.

(pp. 90-91 du manuel de l’élève)

5 PISA La comparaison de l’urine et du sang …xtraire des informations d’un tableau. Cet exercice, en lien avec l’unité 4, vise à mieux cerner le rôle excréteur du rein par une comparaison des constituants de l’urine et du sang. Réponses attendues :

a. A. 1 ; B. 1, 3 et 5. c. Le rein est un filtre sélectif : il élimine de l’eau et les déchets comme l’urée, l’acide urique, mais pas les nutriments qui restent dans le sang.

6 Des cœurs à réparer ! Organiser des informations sous forme de tableau. Cet exercice, en relation avec l’unité 2, place l’élève dans une situation nouvelle et l’amène, à partir de l’observation de coupes du cœur à repérer des anomalies cardiaques, leurs conséquences et les réparations possibles. Réponse attendue : Cœur 1

Cœur 2

Anomalie cardiaque

Communication ventricule droit et ventricule gauche.

Communication entre artère aorte et artère pulmonaire.

Conséquences sur la circulation du sang

Il y a mélange du sang oxygéné et du sang non oxygéné

Réparation permettant un retour à la circulation normale du sang

Le chirurgien doit boucher le trou de communication sanguine entre les deux ventricules.

Le chirurgien doit boucher la communication sanguine entre les 2 artères.

nisme. L’analyse du tableau met en évidence une distribution du sang différente d’un organe à un autre et montre que 3 organes (poumons, reins, intestin) reçoivent l’essentiel de la masse sanguine. Réponses attendues :

a. 0,07 L x 72 = 5,04 L. b. La totalité du sang de l’organisme (5 L) est pompée par le cœur en 1 min. c. En un jour, le cœur pompe: 24 x 60 x 5,04 = 7257,6 L de sang. d. Les 3 organes recevant l’essentiel de la masse sanguine sont les poumons, les reins, l’intestin, ce qui leur assure un apport suffisant en O2 et en nutriments, et un rejet associé de déchets.

8 La circulation du sang dans un système clos Faire un schéma. Cet exercice est en relation avec les notions étudiées dans l’unité 5. Il permet de faire un schéma simple, de récapituler la circulation sanguine au niveau des poumons, au niveau intracardiaque et au niveau général et de représenter par des couleurs différentes le sang oxygéné et le sang non oxygéné. Réponses attendues :

a. et b. Voir schéma doc. 2 p 106 (disponible sous forme muette sur le site du manuel). b. Voir schéma doc. 4 p 107. c. et d. Voir schémas doc. 2 p. 106 et doc. 4 p. 107.

9 10 J’apprends à communiquer à l’aide d’un schéma fonctionnel Ex ercic e guidé : voir le corrigé p. 204 du manuel de l’élève Réponses attendues pour l’exercice d’application :

7 Le volume de sang en circulation

Voir le schéma sur le site du manuel.

…xprimer les résultats d’un calcul. Cet exercice permet de réinvestir l’unité 5 sur la circulation du sang dans l’orgaB • Chapitre 4 • Circulation du sang et échanges avec les organes

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Préserver la santé de tous

Lutter contre le tabagisme, c’est préserver la santé de tous (pp. 116-117 du manuel de l’élève)

Capacités du programme Observer, recenser et organiser des informations afin de relier des perturbations du fonctionnement de l’appareil respiratoire à la présence de substances nocives.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Suivre un protocole simple avec une maquette. (doc. 1 et 2) – Extraire des informations sur les effets du tabagisme et raisonner. (doc. 3 à 7) – Raisonner en mettant en relation plusieurs documents. (doc. 5 à 7)

Conseils et suggestions – Les documents proposés feront prendre conscience aux élèves du rôle toxique de la fumée du tabac non seulement pour les fumeurs, mais aussi pour les personnes subissant la fumée des autres (tabagisme passif). La manipulation avec la maquette (doc. 1 et 2) visualise l’absorption de goudrons que la personne subit dans une atmosphère enfumée. L’utilisation du doc. 7 montrant une inversion de tendance chez les adolescents participe au changement d’image du fumeur. Cette unité trouve sa place dans le cadre du thème de convergence sur la santé. – Le doc. 4 établit un lien entre tabagisme, cancer et maladies cardio-vasculaires (dont il est question dans l’unité 3). – En complément l’Atelier « Halte au tabac » (p. 129), site riche en informations, peut être l’occasion de tester des compétences du B2i.

Doc. 3 et 4 (…xtraire des informations et raisonner). Le tabagisme entraîne des difficultés (insuffisances) respiratoires, des maladies cardio-vasculaires et des cancers (poumons, voies respiratoires et vessie). Les fumeurs passifs sont également exposés à ces effets 2

Doc. 1, 2 et 4 (…xtraire des informations et raisonner). La manipulation montre que les goudrons se déposent dans les poumons de la personne subissant un tabagisme passif ; le tabagisme passif entraîne aussi des difficultés respiratoires, des maladies cardio-vasculaires et des cancers et provoque 5 000 décès par an. 3

4 Doc. 5 à 7 (Raisonner en mettant en relation plusieurs documents). La baisse du nombre de fumeurs chez les jeunes peut s’expliquer par la mise en vigueur d’une loi (doc. 5) et par les campagnes d’informations (doc. 6).

En conclusion (Organiser et communiquer). Ne pas fumer, c’est préserver sa santé et celle des autres. Les lois et les campagnes de prévention permettent de lutter contre le tabagisme. 5

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 à 3 (…xtraire des informations et raisonner). Les goudrons contenus dans l’air inspiré se déposent dans les poumons du fumeur et ceux du non-fumeur.

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Lutter contre la pollution de l’air, c’est préserver la santé de tous (pp. 118-119 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

Observer, recenser et organiser des informations afin de relier des perturbations du fonctionnement de l’appareil respiratoire à la présence de substances nocives.

Extraire des informations sur la pollution de l’air, ses effets sur la santé et les conséquences d’une réduction de la pollution, et raisonner. (doc. 1 à 8)

Conseils et suggestions – Avec cette unité, les élèves prennent conscience de l’effet toxique de certaines substances rejetées dans l’atmosphère et inhalées (doc. 1 à 5). Sont aussi présentées 28

des solutions pour limiter les quantités de gaz nocifs rejetés dans l’atmosphère (doc. 6 à 8). – Sur les sites Internet de surveillance de la qualité de l’air, on peut trouver un suivi des courbes de pollution dans les

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régions ou les villes proches des élèves (voir par exemple Atmo-RhônesAlpes pour Lyon, Airparif pour Paris, etc.). Doc. 6 : mesures prises à Toulouse (périphérique, été 2006). – Cette unité s’intègre dans les thèmes de convergence sur la santé, l’environnement et le développement durable.

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 à 3 (…xtraire des informations et raisonner). Les polluants sont très présents dans les voies de circulation (doc. 2 et 3), ils sont dus au trafic automobile. Leur quantité varie en fonction de la circulation (doc. 3).

Doc. 4 et 5 (…xtraire des informations et raisonner). La baisse de polluants atmosphériques s’accom2

3

pagne d’une baisse des décès dus à des causes respiratoires ou cardiaques.

Doc. 6 à 8 (…xtraire des informations et raisonner). La limitation de vitesse, les transports en commun et les transports non polluants (vélos) permettent de réduire les rejets de polluants et donc les effets sur la santé. 3

4 En conclusion (Organiser et communiquer). Pour préserver la santé de tous, on peut réduire la quantité de polluants rejetés dans l’air, responsables de maladies respiratoires et cardio-vasculaires, en réglementant la circulation automobile, en aménageant les villes (pistes cyclables) et en privilégiant des moyens de transport moins polluants.

Lutter contre les maladies cardio-vasculaires, c’est préserver sa santé (pp. 120-121 du manuel de l’élève)

Capacités du programme Observer, recenser et organiser des informations afin de relier un type d’accident cardio-vasculaire à des facteurs de risques.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Extraire des informations et raisonner. (doc. 1) – Mettre en relation des informations sur l’interruption de la circulation sanguine, ses causes et ses effets, et raisonner. (doc. 1 et 2) – Extraire et organiser les informations utiles sur la prévention des maladies cardio-vasculaires. (doc. 3 à 5)

Conseils et suggestions – À propos d’infarctus du myocarde provoqué par l’obstruction d’une artère coronaire (doc. 1 et 2), on pourra rappeler que d’autres organes vitaux comme le cerveau peuvent être touchés par ce type d’accident. – Cette unité, notamment les doc. 3 à 5, peut être l’occasion de travailler en groupe, de faire des recherches, des dossiers, des affiches en faveur de la lutte contre les maladies cardiovasculaires et d’aboutir à une présentation orale. – On établira un lien avec le tabagisme abordé dans l’unité 1 et on pourra prolonger cette unité par l’atelier « Bouger, c’est bon pour la santé » (p. 128). Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 (…xtraire des informations et raisonner). L’artère de l’individu atteint d’athérosclérose a une paroi épaissie par une plaque: l’organe irrigué par cette artère reçoit moins de sang donc moins de dioxygène. Si l’artère se bouche, le sang ne circule plus dans l’organe.

2 Doc. 1 et 2 (Mettre en relation et raisonner). La radiographie montre les vaisseaux du cœur (vaisseaux coronaires). À droite, un de ces vaisseaux est bouché, ce qui provoque une interruption de la circulation sanguine. Une partie du cœur n’est plus approvisionnée en dioxygène et meurt: c’est l’accident cardiaque ou infarctus.

Doc. 3 à 5 (…xtraire et organiser les informations utiles). • Causes possibles des maladies cardio-vasculaires: tabac, diabète, cholestérol, mauvaise alimentation, hypertension, stress et inactivité physique. • Manger des fruits et des légumes et pratiquer une activité physique régulière favorisent le maintien du bon fonctionnement du cœur. 3

En conclusion (Organiser et communiquer). Une activité physique régulière, une alimentation peu grasse (sans cholestérol en excès), riche en fruits et légumes, l’absence de tabac permettent de lutter contre les maladies cardio-vasculaires et de préserver sa santé en maintenant un bon fonctionnement du cœur et des vaisseaux. 4

B • Chapitre 5 • Préserver la santé de tous

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Équilibrer son alimentation pour couvrir ses besoins en énergie (pp. 122-123 du manuel de l’élève)

Capacités du programme Observer, recenser et organiser des informations afin de relier le déséquilibre entre apports et dépenses énergétiques à l’apparition de certaines maladies.

Compétences mises en œuvre dans l’unité Extraire des informations sur les besoins et les dépenses énergétiques et raisonner sur la notion d’équilibre alimentaire. (doc. 1 à 4)

Conseils et suggestions – Le logiciel utilisé (doc. 1) est un tableur d’emploi simple téléchargeable sur le site de l’Académie de Lyon (voir adresse dans le manuel). Le professeur peut introduire des données personnalisées. Les élèves comparent leurs besoins énergétiques à partir de leurs propres paramètres. – Le doc. 3 insiste sur l’importance du petit-déjeuner. Répartition conseillée des repas pour un jeune : 25 % au petit-déjeuner, 40 % au déjeuner, 10 % au goûter, 25 % au dîner (données INPES). Exploitation des documents par les activités Doc. 1 et 2 (…xtraire des informations et raisonner). Dépenses et besoins énergétiques sont identiques. 1

2 Doc. 2 (…xtraire des informations). Les dépenses énergétiques varient en fonction de l’activité physique, du sexe et de l’âge.

5

Doc. 3 (…xtraire des informations). Le petit déjeuner couvre les besoins énergétiques jusqu’à l’heure du repas. Sans petit-déjeuner, il y a un risque de fatigue et de baisse d’attention. 3

Doc. 2 à 4 (…xtraire des informations et raisonner). • Petit déjeuner : lait + 1 tranche de pain + beurre + confiture + jus de fruits + 2 sucres + céréales = 500 + 290 + 300 + 175 + 320 + 166 + 766 = 2517 kJ. • Déjeuner : tomate + steak + frites + orange + eau + pain + eau = 107 + 1060 + 3016 + 288 + 290 = 4761 kJ. • Goûter : barre céréales + jus de fruit = 770 + 320 = 1090 kJ. • Dîner : pain + lentilles + œuf + fromage blanc + eau = 290 +1010 + 790 + 365 = 2455 kJ. • Total: 2517 + 4761 +1090 + 2455 = 10823 kJ. 4

En conclusion (Organiser et communiquer). Les besoins en énergie, différents selon l’âge, le sexe et l’activité sont couverts par les apports en énergie des aliments. Pour équilibrer son alimentation, les apports doivent être répartis sur trois ou quatre repas au cours de la journée. 5

Lutter contre les effets des déséquilibres alimentaires (pp. 124-125 du manuel de l’élève)

Capacités du programme Observer, recenser et organiser des informations afin de relier le déséquilibre entre apports et dépenses énergétiques à l’apparition de certaines maladies.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Calculer en utilisant une formule simple. (doc. 1) – Extraire des informations sur les déséquilibres alimentaires et raisonner sur la prévention. (doc. 2 à 7)

Conseils et suggestions – L’utilisation de la courbe de corpulence (doc. 1) se fera avec prudence en classe afin de ne pas stigmatiser un élève devant ses camarades. Cette unité trouve sa place dans le cadre du thème de convergence sur la santé. – Un lien pourra être fait avec l’unité 3 sur les maladies cardio-vasculaires, où certaines habitudes de vie pour conserver la santé (alimentation, activité physique) ont été abordées. 30

– On pourra se référer aux Ateliers « Bouger, c’est bon pour la santé » (p. 128) et « Joue pour tester tes habitudes de vie » (p. 129) afin d’aider les élèves à prendre conscience des règles à suivre pour préserver sa santé.

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (Calculer en utilisant une formule simple). IMC de Chloé = 20 (normal). Ses besoins et ses apports énergétiques par l’alimentation sont donc en équilibre. 1

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Doc. 1 et 2 (…xtraire des informations). Personnes en sous-poids (3,6 %), personnes en surpoids (31,9 %), personnes obèses (14,5 %). 2

Doc. 3 et 4 (…xtraire des informations). Le nombre de personnes obèses est en constante augmentation. Le grignotage, l’excès de nourriture et une activité sédentaire sont des comportements qui favorisent cette évolution. 3

Doc. 5 (…xtraire des informations). Obésité : augmentation des risques de maladies cardio-vasculaires et de diabète. Maigreur : fatigue, étourdissement, vertige, perte de connaissance, santé plus fragile due à des manques de certains nutriments suivant l’alimentation. 4

Doc. 6 et 7 (…xtraire des informations). Varier son alimentation en mangeant des féculents, des produits laitiers 3 fois par jour, des fruits et légumes 5 fois par jour, éviter de grignoter, manger suffisamment, mais pas trop gras, trop sucré, ou trop salé, bouger 30 minutes par jour... 5

6 En conclusion (Organiser et communiquer). Les apports énergétiques ne doivent pas être supérieurs ou inférieurs aux besoins de l’organisme. Pour cela, il faut varier son alimentation, éviter de grignoter entre les repas, manger suffisamment, mais pas trop et effectuer une activité physique régulière.

(pp. 126-127 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 130 du manue) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 203). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances » (p. 130).

4 PISA Performance sportive et tabac

6 Des modes de vie différents

Organiser des informations et raisonner. Cet exercice est en relation avec l’unité 1.

Mettre en relation des informations. Cet exercice est en relation avec l’unité 5.

Réponses attendues :

Réponses attendues :

a. A. 1 et 4; B. 2. b. Plus la consommation de tabac augmente plus les performances diminuent. Conseil: cesser de fumer.

a. Le pourcentage d’obésité est plus de 5 fois plus important chez les Pimas de l’Arizona que chez les Pimas du Mexique. b. Le temps d’activité physique est 5 fois plus important chez les Pimas du Mexique que chez les Pimas de l’Arizona. c. Les apports en graisses sont plus importants dans l’alimentation des Pimas de l’Arizona, et les apports en fibres sont moins importants. d. La fréquence de l’obésité chez les Pimas de l’Arizona provient d’une alimentation trop riche en graisse, pauvre en fibres et d’un manque d’activité physique.

5 Accident cardiaque et activité physique Raisonner à partir d’un graphique. Cet exercice est en relation avec l’uunité 3. Réponses attendues :

a.

Risques d’accident cardiaque en % pour une femme Risques d’accident cardiaque en % pour un Homme

Activité physique 1 fois par semaine

Activité physique 3 fois par semaine

2,8

0,3

8,4

3

b. Les risques d’accident cardiaque sont plus élevés chez les hommes. c. Les risques d’accident cardiaque sont plus élevés lorsque l’activité physique est moins fréquente. d. Avoir une activité physique régulière, au moins 3 fois 30 minutes par semaine.

7 Des poussières dans l’appareil respiratoire Extraire l’information utile. L’exercice en lien avec les unités 1 et 2. Réponses attendues :

a. Nez, gorge, trachée, bronches, bronchioles, alvéoles. b. Les particules se répartissent selon leur taille : les plus grosses au niveau du nez et les plus fines au niveau des alvéoles. c. Plus les particules sont fines, plus elles pénètrent profondément dans l’appareil respiratoire. d. Des particules fines inhalées dans les poumons peuvent provoquer des maladies respiratoires. B • Chapitre 5 • Préserver la santé de tous

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C e i Par t Géologie externe : évolution des paysages Programme officiel : « Géologie externe : évolution des paysages »

Connaissances du programme

(répartition conseillée : 40 %)

Correspondance avec le manuel

Géologie externe : évolution des paysages

Partie C : Géologie externe : évolution des paysages

Cohérence verticale Cycle des approfondissements: l’eau: une ressource (états et changements d’état, le trajet de l’eau dans la nature), les grands types de paysages, les premières traces de la vie humaine; Classe de 6e : les caractéristiques de l’environnement, le sol et le sous-sol.

x x

Ce que je sais déjà (p. 136 du manuel de l’élève)

Les roches constituant le sous-sol subissent à la surface de la Terre une érosion dont l’eau est le principal agent. Les roches résistent plus ou moins à l’action de l’eau. Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches, [...] de leur accumulation sur place [des particules].

x

Chapitre 1. L’évolution des paysages sous l’action (pp. 137-152 du manuel de l’élève) de l’eau

x x x x x

Unité 1. Une sortie sur le terrain pour découvrir un paysage

x x x x x

Unité 1. Le transport des débris de roches par les cours d’eau

Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches, du transport des particules [...]. La sédimentation correspond essentiellement au dépôt de particules issues de l’érosion. Les sédiments sont à l’origine des roches sédimentaires.

Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles : traces ou restes d’organismes ayant vécu dans le passé. Les observations faites dans les milieux actuels, transposées aux phénomènes du passé, permettent de reconstituer certains éléments des paysages anciens. Les roches sédimentaires sont donc des archives des paysages anciens. L’action de l’Homme, dans son environnement géologique, influe sur l’évolution des paysages. L’Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires et prend en compte les conséquences de son action sur le paysage. L’Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l’érosion.

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Je m’interroge pour commencer (pp. 134-135 du manuel de l’élève)

Unité 2. L’évolution d’un paysage argileux sous l’action de l’eau Unité 3. L’évolution d’un paysage granitique sous l’action de l’eau Unité 4. L’érosion modifie les paysages

Chapitre 2. Le devenir des produits de l’érosion (pp. 153-168 du manuel de l’élève) Unité 2. Le dépôt des produits de l’érosion Unité 3. Comprendre le dépôt des sédiments Unité 4. Le devenir des sédiments au cours du temps

Chapitre 3. Les roches sédimentaires, archives (pp. 169-184 du manuel de l’élève) des paysages anciens

x x x x

Unité 1. Des fossiles dans les roches sédimentaires

x

Chapitre 4. L’action de l’Homme sur l’évolution (pp. 185-198 du manuel de l’élève) des paysages

x x x x

Unité 2. Les fossiles, témoins de paysages anciens Unité 3. Les roches sédimentaires, témoins de paysages anciens Unité 4. Reconstituer des paysages anciens

Unité 1. L’exploitation des roches: conséquences sur le paysage Unité 2. L’exploitation d’un cours d’eau: conséquences sur le paysage Unité 3. Agir pour prévenir les inondations Unité 4. Agir pour prévenir les mouvements de terrains

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L’évolution des paysages sous l’action de l’eau Une sortie sur le terrain pour découvrir un paysage (pp. 138-139 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Observer, recenser et organiser des informations pour identifier les éléments significatifs d’un paysage local. –Exprimer à l’écrit les résultats d’une recherche sur le terrain. – Mettre en œuvre un protocole afin de mettre en évidence les propriétés des roches.

– Observer et décrire les roches du sous-sol au niveau d’un affleurement. (doc. 1 et 2 et exercices 8 et 9 p. 152) – Suivre un protocole expérimental pour mettre en évidence la résistance des roches. (doc. 3 et 4 et exercice 4 p. 150)

Conseils et suggestions – Le chapitre 1 est la première rencontre« significative » des élèves avec la géologie. Il a pour but de montrer de manière progressive que le modelé d’un paysage s’explique principalement par l’action de l’eau sur les roches. – Cette première unité, complémentaire de la sortie géologique effectuée dans l’environnement local (voir aussi la fiche méthode p. 199), permet aux élèves d’identifier les éléments significatifs d’un paysage en observant un affleurement. Les notions de sol et de sous-sol introduites en classe de 6e sont réinvesties. – L’affleurement étudié ne doit pas présenter plus de 2 à 3 roches pour des raisons de simplicité. L’exemple choisi, la carrière de Chauffour-lès-Étrechy (doc. 1 et 2), est un site accessible aux classes (réserve géologique de l’Essonne). Il est particulièrement intéressant car il permet d’établir un lien facile entre type de roche et végétation : le calcaire forme un plateau recouvert de limon favorable aux cultures; sur la couche de sable et de grès pousse la forêt; sur l’argile (dans les vallées, non visible sur le doc. 1, mais des carrières sont toujours en exploitation plus au nord, vers Angervilliers), qui forme une couche imperméable, est installée la prairie. Voir dessin sur le site du manuel. – Des manipulations simples réalisables sur le terrain et/ ou en classe (doc. 3) sont proposées pour tester la résistance des roches (doc. 4) afin de commencer à établir une relation entre les propriétés des roches et les modelés observés (pour des raisons de simplicité, le choix a été fait d’introduire le terme modelé dans l’unité 4 seulement).

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 (Saisir des informations). Ce site est un affleurement car les roches qui constituent le sous-sol y sont visibles. 2 Doc. 1 et 2 (Saisir des informations à partir d’une photographie et d’un schéma). Cet affleurement est constitué de deux roches différentes : le calcaire et le sable. Les roches diffèrent par leur couleur et leur constitution. Elles sont plus ou moins disposées en couches superposées. 3 Doc. 3 et 4 (Mettre en relation des informations). • Le sable est meuble. Le calcaire est cohérent. L’argile est friable. • Le sable est une roche meuble car il est formé de grains séparés. Le calcaire est une roche cohérente car ses éléments ne peuvent être facilement séparés. L’argile est une roche friable car elle s’effrite et ses éléments se détachent facilement. 4 Doc. 1, 3 et 4 (Comparer et raisonner). La partie inférieure de l’affleurement s’affaisse car le sable est une roche meuble, alors que la partie supérieure forme une couche dure car le calcaire est une roche cohérente.

En conclusion (Organiser et communiquer). Les roches du sous-sol sont visibles au niveau des affleurements. Un affleurement peut être constitué de plusieurs roches différentes par leur couleur mais aussi leur résistance. 5

C • Chapitre 1 • L’évolution des paysages sous l’action de l’eau

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L’évolution d’un paysage argileux sous l’action de l’eau (pp. 140-141 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Observer, recenser et organiser des informations pour identifier les éléments significatifs d’un paysage. – Mettre en œuvre un protocole afin de mettre en relation les propriétés des roches et l’évolution d’un paysage. – Formuler des hypothèses sur les effets de l’eau sur des roches.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Observer et décrire un paysage et son évolution. (doc. 1 à 3 et exercice 7 p. 151) – Suivre et interpréter un protocole expérimental pour mettre en évidence les propriétés d’une roche. (doc. 4 à 7 et exercice 8 p. 152) – Formuler des hypothèses sur les effets de l’eau sur des roches. (doc. 4 à 7 et exercices 8 et 9 p. 152)

Conseils et suggestions – Il s’agit ici de découvrir des paysages au sous-sol argileux (doc. 1 à 3) et de comprendre leur évolution en mettant en évidence les propriétés de l’argile face à l’eau, principal agent d’érosion (doc. 4 à 6). – L’étude du cycle de l’eau est exclue pour elle-même (voir les acquis p. 135), mais pourra faire l’objet d’un travail transdisciplinaire avec les sciences physiques et chimiques. – Cette unité, complémentaire de l’unité 1, propose des manipulations simples afin de mettre en évidence les propriétés de l’argile (uniquement celles dont la connaissance est utile à la compréhension de l’évolution du paysage) . – Sans évoquer le terme de modelé (notion construite en unité 4, p. 144-145), l’aspect caractéristique des régions au sous-sol argileux (paysages plats et humides) est mis en relation avec l’imperméabilité de l’argile (doc. 1, 2 et 4). – La friabilité de l’argile, mise en évidence en unité 1 (doc. 3 p. 139) est expliquée grâce à une manipulation simple (doc. 6) et grâce à une observation microscopique (doc. 7). La notion de particule est ainsi introduite (cf. BO). – L’utilisation de logiciels tels que Google Earth ou Géoportail permet d’observer de nombreux paysages vus du ciel tout en développant les compétences relatives au B2i des élèves (voir Atelier B2i-Internet p. 149).

3

Exploitation des documents par les activités 1

Doc. 1 (Réaliser un dessin). Voir le site du manuel.

2 Doc. 1, 2, 4 et 5 (Mettre en relation des informations). L’eau versée sur l’argile mouillée ne la traverse pas: l’argile est donc une roche imperméable. L’argile retient l’eau, cela explique la présence d’étangs dans ce paysage.

Doc. 6 et 7 (Interpréter une expérience). • L’eau ruisselle sur l’argile. L’eau recueillie dans le bécher est rouge comme l’argile. • Ce résultat est lié à la résistance de l’argile, roche friable car formée de particules faiblement collées entre elles qui sont emportées par l’eau. 3

4 Doc. 3, 6 et 7 (Mettre en relation des informations). L’eau de pluie coule sur les pentes sans végétation et creuse des ravines en emportant les particules argileuses car celles-ci sont faiblement collées entre elles (l’argile est une roche friable). 5 En conclusion (Organiser et communiquer). L’argile est une roche friable, sensible au ruissellement de l’eau qui détache ses particules: cette propriété explique la formation de ravines sur un terrain en pente. Lorsque l’argile est mouillée, elle devient imperméable : cette propriété explique l’aspect plat et humide des paysages argileux.

L’évolution d’un paysage granitique sous l’action de l’eau (pp. 142-143 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Observer, recenser et organiser des informations pour identifier les éléments significatifs d’un paysage local. – Mettre en œuvre un protocole afin de mettre en relation les propriétés des roches et l’évolution d’un paysage.

– Observer et décrire un paysage et son évolution. (doc. 1, 3, 5 et 6) – Interpréter un protocole expérimental pour mettre en évidence les propriétés d’une roche. (doc. 4)

Conseils et suggestions – Il s’agit ici de découvrir des paysages au sous-sol granitique (doc. 1 à 3) et de comprendre leur évolution en mettant 34

en évidence les propriétés du granite face à l’eau (doc. 4 à 6). On insistera sur la notion d’échelle de temps géologique,

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notion amorcée à l’école primaire, qui est nécessaire à la compréhension des phénomènes d’érosion. – Le processus d’altération du granite sous l’action de l’eau, principal agent d’érosion, est constaté afin de comprendre l’évolution des paysages granitiques. Les réactions chimiques qui en sont à l’origine ne seront pas envisagées, seule l’étude de l’évolution de la résistance du granite est utile à la compréhension de l’évolution du paysage. – La formation d’un chaos de granite (doc. 6) pourra être comparée à celle d’un chaos de grès avec l’exercice 6 p. 151. – La méthodologie relative à la pratique d’une démarche d’investigation amorcée en unité 2 est réinvestie ici pour expliquer l’aspect caractéristique d’un chaos de granite (voir aussi l’exercice de méthode p.152).

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 à 3 (Organiser des informations). Pendant plusieurs millions d’années, le massif granitique est soumis à l’action de l’eau qui s’infiltre. Un chaos granitique en résulte après enlèvement de l’arène granitique. 2

Doc. 3 (Réalise un dessin). Voir le site du manuel.

Doc. 4 à 6 (Mettre en relation des informations). • Au cours du temps, le granite, roche cohérente, devient friable, puis laisse place à l’arène granitique. • L’agent d’érosion responsable est l’eau. 3

Doc. 1 à 6 (Mettre en relation des informations). Au cours du temps, le granite devient de moins en moins résistant sous l’action de l’eau. Le massif granitique laisse place à un chaos granitique. 4

5 En conclusion (Organiser et communiquer). L’eau altère le granite pour donner de l’arène granitique. Il reste alors des boules de granite « sain » qui forment des « chaos » pittoresques.

4

L’érosion modifie les paysages

(pp. 144-145 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Mettre en œuvre un raisonnement pour expliquer le modelé d’un paysage à partir d’observations. – Mettre en relation les propriétés des roches et l’évolution du modelé d’un paysage.

– Observer et expliquer le modelé d’un paysage. (doc. 1 à 5, exercices 8 et 9 p. 152) – Utiliser une carte géologique. (doc. 5, fiche méthode p. 199)

Conseils et suggestions – Cette unité, qui conclue les trois unités précédentes, vise à regrouper les connaissances acquises afin de construire la notion de modelé. – La mise en œuvre d’un raisonnement pour expliquer le modelé du paysage à partir d’expériences a été faite dans les unités 1 à 3, sans que le terme modelé ait été employé jusque-là. – Les Orgues de l’Ille-sur-Têt (doc. 1 à 3) sont un exemple remarquable d’érosion visible à échelle humaine (doc. 2), comparable à celle des cheminées de fée (voir atelier p. 148 et photo d’ouverture p. 133). On pourra établir un lien avec l’unité 2 et l’expérience mettant en évidence le rôle de l’eau dans la formation de ravines et donc le modelé d’un paysage. – La baie des Trépassés (doc. 4 et 5) constitue un exemple d’érosion par l’eau de mer. On notera sur la carte que toutes les zones en «retrait» correspondent à des roches peu résistantes (schistes et micaschistes). L’utilisation d’une carte géologique simplifiée (doc. 5) facilite la compréhension, mais ne constitue pas une compétence exigible. – L’érosion littorale suggérée avec le doc. 4 est également

illustrée dans un atelier p. 149 avec les falaises d’Étretat. – L’utilisation de logiciels tels que Google Earth ou Géoportail permet d’observer de nombreux paysages vus du ciel tout en développant les compétences relatives au B2i (voir Atelier B2i-Internet p. 149).

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 à 3 (Organiser des informations). Ce paysage de montagne est formé de roches peu résistantes surmontées de roches plus dures (il s’agit dans les deux cas de conglomérats). On distingue des ravines. Au cours du temps, le modelé de ce paysage change sous l’action de l’eau. Le ruissellement des eaux de pluie érode les roches peu résistantes et est à l’origine des ravines. 1

2 Doc. 4 et 5 (Organiser des informations). L’érosion des roches peu résistantes (schistes de la baie des Trépassés et ponctuellement micaschistes entre la pointe du Van et la baie des Trépassés) est plus importante que celle des roches résistantes (granite et roches semblables). L’action des eaux de ruissellement combinée à celle des vagues dégage une baie entre deux pointes.

C • Chapitre 1 • L’évolution des paysages sous l’action de l’eau

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Doc. 1, 2 et 4 (…xtraire des informations et comparer). • Le principal agent d’érosion responsable de ces modelés est l’eau. • Ces deux paysages diffèrent car ils sont constitués de roches dont la résistance face à l’eau n’est pas la même. 3

En conclusion (Organiser et communiquer). Le modelé actuel des paysages résulte de l’action de l’eau sur les roches du sous-sol. Les roches peu résistantes sont érodées plus vite que les roches dures. 4

(pp. 150-152 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 150 du manuel de l’élève) et le corrigé de l’exercice guidé (p. 152) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 204). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances » et de l’exercice d’application de la rubrique « J’apprends à ... ».

4 PISA La résistance des roches Comparer des informations. Cet exercice insiste sur l’idée que la géologie est une science de terrain fondée sur des observations. Réponses attendues :

a. A. 1 ; B. 2. b. Le grès est cohérent, le sable est meuble.

5 Le gel , un agent d’érosion Mettre en relation des informations. Cet exercice complète les connaissances du chapitre 1, en montrant que le gel peut aussi être un agent d’érosion. Un lien pourra être fait avec le programme de PC 5e (les états de l’eau). Réponses attendues :

a. Le rocher est fracturé, cassé. b. Après une nuit au congélateur, la bouteille d’eau a éclaté. c. L’aspect du rocher est lié à l’eau infiltrée qui en gelant, occupe plus de place et casse le rocher.

6 La formation d’un chaos de grès Organiser des informations. Cet exercice mobilise les acquis de l’unité 3 et permet de comparer la formation d’un chaos de grès à celle d’un chaos de granite. Dans le cas d’un chaos de grès, l’érosion déblaie le sable et engendre l’affaissement et la fracturation de la couche de grès.

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Réponses attendues :

a. D, B, C et A. b. La formation d’un chaos de granite se fait par infiltration de l’eau dans la roche et transformation de la roche elle-même (qui passe d’un état cohérent à friable, puis meuble). La formation d’un chaos de grès se fait par affaissement et fracturation du grès en blocs, suite au déblaiement du sable (qui est dessous) par l’érosion.

7 Le creusement d’une vallée Interpréter des données. Cet exercice, en lien avec les acquis, vise à faire comprendre la formation d’une vallée en V grâce à l’observation des roches du sous-sol. Réponses attendues :

a. Ce paysage est une vallée dont les versants sont ravinés. b. Les eaux de pluies ruissellent sur les versants constitués de roches peu résistantes, et creusent la vallée.

8 9 J’apprends à pratiquer une démarche scientifique Exercice guidé : voir le corrigé p. 204 du manuel. Réponses attendues pour l’exercice d’application :

a. Problème posé : Comment expliquer le modelé du paysage de la forêt de Fontainebleau. b. Hypothèse : Le sable ne retient pas l’eau. c. Le bécher situé sous le sable contient de l’eau, l’hypothèse est validée. Le modelé de ce paysage est relativement plat et sec car l’eau n’est pas retenue par le sable.

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Le devenir des produits de l’érosion Le transport des débris de roches par les cours d’eau (pp. 154-155 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Formuler des hypothèses sur les effets de l’eau sur des roches. – Valider ou invalider les hypothèses formulées. – Mettre en œuvre un raisonnement pour expliquer le modelé du paysage à partir des observations.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Observer et rechercher des informations sur la nature des roches dans le lit de l’Ardèche. (doc. 1 et 2) – Formuler une hypothèse sur l’origine de roches. (doc. 1 à 3) – S’informer et raisonner à partir d’un graphique. (doc. 4 à 6) – Calculer une épaisseur moyenne de roche érodée. (doc. 5 et 6)

Conseils et suggestions – Cette unité 1 prolonge l’unité 4 du chapitre 1: après avoir mis en évidence l’action de l’eau sur les roches, on étudie le devenir des débris de roche («particules» du B.O.). Le programme oppose «l’accumulation sur place» des particules (arène empâtant une boule de granite) et leur «transport». On a introduit le terme d’érosion dans le chapitre 1 en montrant l’enlèvement des débris. On change ici de perspective en suivant les débris eux-mêmes. – Cette unité propose une carte géologique très simplifiée (doc. 3), opposant les formations cristallines (granites, micaschistes, gneiss et migmatites) du haut cours de l’Ardèche aux formations sédimentaires en aval. La notion d’affleurement a été introduite dans le chapitre 1. La démonstration de l’origine différente des galets permet d’illustrer la notion de transport (doc. 1 et 2). On peut remplacer l’Ardèche par le Tarn à son entrée dans les causses. Les cartes géologiques et leurs notices sont accessibles sur Infoterre (http://infoterre.brgm.fr). – Le graphique du doc. 5 présente l’évolution de la quantité de matière transportée par l’Isère à Grenoble en 2004: cette grandeur est la somme de la matière en suspension (1,66.106 t) et de la matière dissoute (1,37.106 t). L’exportation de la charge de fond, illustrée avec les galets de l’Ardèche (doc. 2), est ici négligeable: l’unité peut donc servir à montrer différentes modalités du transport. – Le doc. 4 montre la présence abondante de particules en suspension lors d’une crue (30% du tonnage annuel pendant la crue de janvier 2004, pour seulement 3% du volume écoulé). Pour la part dissoute, on pourra préciser que l’eau «claire», entre les crues, transporte aussi de la matière, en prenant l’exemple du tartre, en particulier si l’érosion du calcaire a été traitée avant(mais la dissolution, pourtant abordée en PC 5e, ne doit pas être étudiée pour elle-même).

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 et 2 (Observer et recenser des informations). Le galet trouvé dans la rivière est constitué de granite, tandis que la roche du sous-sol qui affleure au bord de la rivière est du calcaire. 1

2 Doc. 1 à 3 (Formuler des hypothèses). Le galet, constitué de granite, ne peut provenir de la région de Vogüé où affleure le calcaire. Le galet a sans doute été transporté depuis l’amont, où le sous-sol est constitué de granite et de roches comparables, jusqu’à Vogüé.

Doc. 4 à 6 (S’informer et raisonner à partir d’un graphique). Lors des crues, les eaux sont chargées de particules en suspension. En janvier 2004 (débit maximal: 675 m3 par seconde), l’Isère a transporté jusqu’à 360 000 tonnes de particules par jour, soit 10% environ de la quantité totale transportée en 2004. Les crues jouent donc un rôle majeur dans le transport des débris de roches. 3

4 Doc. 6 (Réaliser des calculs). Si l’on divise le volume de roche érodée (220 000 m3) par la surface du bassin versant (5 700 millions de m2), on trouve une épaisseur moyenne érodée de 0,04 mm en un mois.

Doc. 5 et 6 (Observer et recenser des informations). La matière enlevée aux montagnes par l’érosion se retrouve dans les rivières et les fleuves, qui la transportent vers l’aval. C’est en ce sens que « les fleuves transportent les montagnes ». 5

6 En conclusion (Organiser et communiquer). Les cours d’eau déplacent / transportent les débris de roches de toutes tailles (des fines particules aux gros galets) issus de l’érosion. Les crues amplifient ce transport.

C • Chapitre 2 • Le devenir des produits de l’érosion

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Le dépôt des produits de l’érosion

(pp. 156-157 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Observer, recenser et organiser des informations relatives aux dépôts actuels. – Mettre en œuvre un raisonnement pour expliquer le modelé du paysage à partir des observations.

– Rechercher des informations sur la nature des sédiments et les organiser sous forme d’un tableau. (doc. 1, 2, 4 et 7) – S’informer et raisonner à partir d’une photographie de varves. (doc. 4) – S’informer et raisonner à partir de cartes. (doc. 6 et 8)

Conseils et suggestions – La notion de strate est construite progressivement: au niveau des sédiments eux-mêmes, comme dans les varves (doc. 4), puis au niveau d’une roche sédimentaire (unité 4). – La juxtaposition d’une photographie en plan moyen (doc. 1), de photographies aériennes (doc. 2, 3 et 7) et d’une image satellitale (doc. 5) interroge sur la notion d’échelle. – La sédimentation sableuse à l’embouchure du Rhône, qui illustre l’importance de la décharge sédimentaire, a été préférée ici à l’envasement d’un estuaire (voir atelier p. 164), plus complexe. Ailleurs qu’à l’embouchure, les avancées et reculs de la côte peuvent être dus à la dérive littorale (exercice 5) ou à la remobilisation de dépôts sableux sous-marins. Exploitation des documents par les activités Doc. 1, 2, 7 (Rechercher et organiser des informations). 1

Paysages

Nature des sédiments

Torrent : Boscodon

Galets, graviers, gros blocs

Rivière : Allier en plaine

Sable fin et graviers

Delta du Rhône

Sable

3

Doc. 1 et 2 (Observer, rechercher et organiser des informations). • Au bord du Boscodon, les sédiments sont plus grossiers que dans le lit sableux de l’Allier en plaine, puisqu’on y voit des galets et même des gros blocs. • Lorsque le courant est fort (Boscodon), seuls les sédiments grossiers se déposent. Lorsque le courant est plus faible (Allier), les sédiments plus fins, comme les sables, peuvent se déposer : ils s’accumulent là où le courant est le plus faible, à l’intérieur des méandres. 2

3 Doc. 3 et 4 (S’informer et raisonner à partir d’une photographie) • Les sédiments du lac d’Annecy sont déposés en couches claires et sombres qui alternent. • Les couches claires résultent de l’apport de sédiments grossiers à partir du printemps. Elles se déposent (et se répètent donc) à un an d’intervalle. 4 Doc. 5 à 8 (S’informer et raisonner à partir d’une carte). Le Rhône apporte des sédiments sableux jusqu’à l’embouchure, notamment lors des crues. Leur accumulation déplace la ligne de côte vers la mer (de près de 2 km en un peu plus de 100 ans).

En conclusion (Organiser et communiquer). Les sites où se déposent les produits de l’érosion sont les berges des torrents, les méandres des rivières, le fond des lacs et l’embouchure des fleuves. (L’apport de sédiments est important durant au moins une partie de l’année à partir de l’érosion des bassins versants.) 5

Comprendre le dépôt des sédiments Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Percevoir la différence entre réalité et simulation (modélisation) afin de réfléchir à la validité d’une maquette. – Participer à la mise en œuvre d’une maquette modélisant le transport et le dépôt des particules.

Conseils et suggestions – Après une phase d’observation (unités 1 et 2), on cherche ici à comprendre en manipulant. – L’expérience du doc. 2 nécessite une arène granitique riche en « fines » particules. Le temps de décantation est 38

(pp. 158-159 du manuel de l’élève)

– Interpréter des expériences. (doc. 1 à 3) – Mettre en relation des informations. (doc. 1 à 3)

ajusté selon la nature de l’arène. L’élève doit relier cet exemple de granoclassement aux varves vues dans l’unité 2. – La maquette de rivière utilisée (doc. 3) est simple. Le réservoir en amont permet de réguler le débit. On peut

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aussi jouer sur l’inclinaison pour reproduire un secteur de rivière en montagne ou en plaine. – Les documents d’accompagnement suggèrent d’étudier l’entraînement et le dépôt des particules dans une rigole lors d’une averse, ou encore sur la plage. Ces exemples pourront être proposés à l’élève après la manipulation avec la maquette. – L’atelier sur l’estuaire de la Vilaine (p. 164) évoque la mobilisation des sédiments vaseux par effet de chasse. D’autres exemples possibles sont la Rance et le Couesnon (désenvasement du mont Saint-Michel).

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 (Interpréter une expérience). L’expérience montre que les strates résultent du dépôt successif de particules, au fur et à mesure des apports. Les dépôts dans le lac d’Annecy montrent une alternance semblable de strates.

Doc. 2 (Mettre en relation des informations). • Dans une eau calme, les particules les plus grossières de l’arène sédimentent plus vite que les particules les plus fines. • Dans le lac d’Annecy, les premières sédimentent dès le 2

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printemps, les secondes au cours de l’hiver, au-dessus des premières. Un nouvel apport répète ce motif de strates. On retrouve l’ordre de sédimentation des particules de l’arène granitique. 3 Doc. 3 (Interpréter une expérience). • Avec un débit faible, les petites particules de l’arène sont entraînées et déposées dans la partie élargie du chenal en bas de la maquette, où l’eau coule moins vite, tandis que les grosses particules restent sur place. Avec un fort débit, les grosses particules sont également entraînées. Plus le débit est important, plus les particules entraînées sont grosses et plus elles sont déplacées loin en aval. • Tout comme dans la maquette, le fort courant d’un torrent comme le Boscodon ne permet pas aux plus petites particules de se déposer. Celles-ci ne le font qu’en plaine, là où le courant devient plus faible, comme à l’intérieur des méandres de l’Allier. 4 En conclusion : Les particules d’un sédiment se déposent selon leur taille, lorsque le courant n’est plus assez fort pour les déplacer. Dans une eau calme, les plus grosses se déposent en premier. Les particules d’un sédiment se déposent en strates.

Le devenir des sédiments au cours du temps Capacités du programme

– Percevoir la différence entre réalité et simulation (modélisation). – Observer, recenser et organiser des informations relatives aux dépôts actuels.

(pp. 160-161 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Savoir interpréter un modèle de la compaction des sédiments. (doc. 1 et 2) – S’informer et raisonner sur la formation et les critères distinctifs des roches sédimentaires. (doc. 4 à 7)

Conseils et suggestions – Le processus de compaction est très imparfaitement modélisé par la cafetière (doc. 1), car il se déroule en réalité à des échelles d’espace et de temps bien différentes et l’eau ne se retrouve pas libre « au-dessus » de la strate compactée. On peut faire réfléchir l’élève à ces limites. – La cimentation (doc. 3) ne peut être qu’évoquée, car les processus de dissolution /précipitation (vus toutefois en PC5e) ne sont pas au programme. Il faudrait en toute rigueur distinguer le ciment, qui se dépose entre les particules après la sédimentation, et la matrice, qui se dépose en même temps que les particules. Ainsi, les galets du conglomérat du doc. 7 sont en fait enrobés dans une matrice. – On prépare la notion d’actualisme (ch. 3), sans la nommer (cf. BO), en demandant à l’élève de relier une roche sédimentaire à un sédiment actuel du même type que le sédiment ancien dont elle a pu dériver (doc. 4 à 7). Il faut toutefois éviter d’extrapoler à ce stade aux environnements de dépôt (objet du ch. 3). L’élève se projette ici pour la pre-

mière fois dans le passé. L’exemple des varves (unité 2), avec l’enregistrement de cycles annuels, a pu l’y aider. – Le doc. 4 montre un flysch crétacé qui affleure sur une partie de la côte basque. Les bancs clairs en relief correspondent à un calcaire gréseux.

Exploitation des documents par les activités 1

Doc. 1 et 2 (Savoir interpréter un modèle). Étape du protocole

Ce qui se passe dans le lac

Mélanger sable, argile, débris Apport de sédiments Verser le mélange dans la cafetière Presser avec le piston

Sédimentation en eau calme

Verser l’eau passée au-dessus du filtre

Accumulation de sédiments qui exercent une pression = compaction L’eau est chassée du sédiment sous l’effet de la pression

Enlever le piston

On obtient une roche sédimentaire

C • Chapitre 2 • Le devenir des produits de l’érosion

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2 Doc. 1 à 3 (S’informer et raisonner). La compaction resserre les particules de sédiment et finit par les souder tout en chassant l’eau. La cimentation soude les particules entre elles. Dans les deux cas, le sédiment tend à devenir une roche sédimentaire plus cohérente.

Doc. 4 (S’informer et raisonner). On retrouve sur cet affleurement des strates : couches horizontales empilées les unes sur les autres. Il s’agit donc bien de roches issues d’une sédimentation. 3

4 Doc. 1 à 3 et 5 à 7 (Saisir des informations et construire un tableau). Voir ci-contre.

Roche sédimentaire

Sédiments

Processus

Grès

Sable

Falun

Sable et débris de coquilles Galets et sédiments Cimentation fins

Conglomérat

Compaction et cimentation Cimentation

5 En conclusion Les sédiments accumulés donnent, par compaction et/ou cimentation, des roches sédimentaires. Celles-ci conservent souvent une disposition en strates caractéristique au niveau d’un affleurement. On peut aussi les reconnaître à la présence d’un ciment reliant des débris ou des grains entre eux.

(pp. 166-168 du manuel de l’élève)

4 PISA La formation d’une roche sédimentaire Interpréter une expérience. Cet exercice permet d’évaluer les acquis de l’unité 4 et la manipulation du doc. 1. Réponses attendues :

a. A. 3 ; B. 3. b. Cette expérience reproduit le processus de compaction des sédiments : en tassant le sable mouillé, on rapproche les grains de sable les uns des autres et une partie de l’eau, faute de place, est chassée au dessus du sable.

5 Les vagues et le sable Réaliser un schéma. Cet exercice illustre la dérive littorale, une modalité de transport (cf. unité 1) en milieu côtier. Le phénomène est dû à une arrivée oblique des vagues par rapport à la pente de la plage. Réponses attendues :

a. Par l’addition des deux vecteurs (flèches), déferlement et reflux, l’élève retrouve le déplacement net. b. Au bout de nombreux cycles de déferlement et reflux, les sédiments sont déplacés sur des distances importantes le long de la côte, vers la droite. L’épi construit à l’embouchure du petit fleuve côtier, en faisant obstacle à ce mouvement, le montre bien : le sable s’est accumulé à gauche de l’épi et la plage s’est dégarnie à droite.

6 Une roche sédimentaire : la craie Raisonner à partir d’observations. Cet exercice traite de la sédimentation carbonatée. On peut préciser que les «craies» sont désormais des bâtonnets de plâtre. Réponses attendues :

a. Lorsque les algues microscopiques meurent dans les couches d’eau près de la surface, les coccolithes qui les recouvraient tombent au fond de la mer. Leur accumulation, avec celle d’autres sédiments, donne la craie. b. Les particules qui constituent la craie sont faiblement 40

cimentées, ce qui donne une roche peu cohérente, friable. On pourra aussi mentionner la porosité de la craie : l’existence de vides entre les particules témoigne d’une cimentation incomplète.

7 L’influence de l’Homme sur la sédimentation Raisonner à partir d’un graphique. Cet exercice aborde la sédimentation lacustre (cf. doc. 3 et 4 de l’unité 2). Il illustre le rôle de l’Homme dans l’érosion et montre que la sédimentation est rarement un processus régulier et continu. Réponses attendues :

a. La sédimentation ne cesse d’augmenter sur la période étudiée : en 6 000 ans, elle a été multipliée par 6. b. Les sédiments sont apportés par les rivières qui recueillent les eaux de ruissellement ; sur les pentes déboisées, les eaux se chargent de particules qui arrivent dans le lac. c. La plus forte augmentation de la sédimentation coïncide avec le développement des activités agricoles et le déboisement ; l’Homme est donc responsable en grande partie de cette augmentation des apports de sédiments.

8 J’apprends à communiquer à l’aide d’un graphique Exercice guidé : voir le corrigé p. 204 du manuel. Réponses attendues pour l’exercice d’application:

Il s’agit des données classiques de Hjulström. Dans l’exercice guidé, on fait varier le débit d’une rivière artificielle pour mesurer l’abondance des grosses particules transportées. Ici, on fait varier la taille des particules pour mesurer la vitesse du courant nécessaire à leur transport. Cette inversion montre à l’élève qu’il faut être attentif à la grandeur traitée en variable et à la grandeur mesurée. Réponses attendues pour l’exercice d’application :

a. Voir schéma sur le site du manuel. b. Plus une particule est grosse, et plus le courant doit être fort pour la déplacer.

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Les roches sédimentaires, archives des paysages anciens Des fossiles dans les roches sédimentaires (pp. 170-171 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

Observer, recenser et organiser des informations afin de déterminer un organisme fossile.

– S’informer et communiquer. (doc. 1 à 5) – Raisonner. (doc. 1, 3, 4, 6) – Réaliser un schéma. (doc. 2)

Conseils et suggestions – La notion de fossile, introduite par cette unité, est considérée comme un acquis du primaire. – La compréhension du processus de fossilisation est capitale pour que l’élève fasse le lien entre fossile et roche sédimentaire et qu’il comprenne que le fossile est contemporain de la sédimentation. La représentation fausse dominante est que le fossile est un « animal » qui s’est installé dans une « pierre » (voir exercice 1). L’élève risque aussi de penser que la piste du doc. 4 s’est fossilisée « à l’air libre ». – L’atelier proposé p. 180 aidera l’élève à comprendre la notion de fossile, d’empreinte et de contre-empreinte, et le rôle de l’érosion dans le retour à l’air libre. – On pourra également faire remarquer aux élèves la nécessaire présence d’eau, dans les exemples ici présentés (doc. 3 et 4). – On pourra souligner le caractère exceptionnel des fossiles, tant dans les premières étapes d’enfouissement que dans la phase finale de retour à l’air libre. C’est cette rareté qui fait le prix et la valeur scientifique de sites comme la dalle aux ammonites à Digne (atelier p. 181). – L’attrait des élèves de 5e pour les fossiles constitue un bon levier pour les motiver et les faire travailler sur des exposés. Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 et 3 (S’informer et communiquer). Au départ, l’animal vit dans son milieu. À sa mort, il se retrouve

enfoui dans un sédiment mou qui le recouvre. Ce n’est qu’après accumulation des sédiments que ceux-ci deviendront une roche dans laquelle le fossile est inclus. L’érosion a remis à l’air libre le squelette fossilisé ; on peut donc le voir.

Doc. 1 et 3 à 6 (Raisonner). Dans les deux cas, l’organisme est enfoui au moment où le sédiment se dépose : les fossiles ont donc bien le même âge que la roche sédimentaire dans laquelle ils se trouvent. 2

3 Doc. 2 (Réaliser un schéma) Voir schéma sur le site du manuel. 4

Doc. 1, 2 et 4 (S’informer à partir de documents). Âge du fossile

Roche sédimentaire

Partie fossilisée

Poisson Dipteronotus

240 Ma

Grès

Squelette entier

Conifère Voltzia

240 Ma

Grès

Branche

Dinosaure sauropode

150 Ma

Calcaire

Empreintes de pas

Fossile

En conclusion (Organiser et communiquer). On trouve des fossiles dans les roches sédimentaires car ce sont des restes ou les traces d’êtres vivants qui ont été recouverts par le dépôt de sédiments, lesquels se transforment en roche sédimentaire. Comme les différentes couches de sédiments sont plus ou moins sensibles à l’érosion, le fossile peut se retrouver à l’air libre. 5

C • Chapitre 3 • Les roches sédimentaires, archives des paysages anciens

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Les fossiles, témoins de paysages anciens Capacités du programme

– Formuler des hypothèses afin de relier les indices géologiques à un paysage ancien. – Observer, recenser et organiser des informations afin de déterminer un organisme fossile. – Observer, recenser et organiser des informations afin de placer un organisme fossile dans la classification.

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Raisonner. (doc. 1 à 6) – Formuler des hypothèses. (doc. 1 à 6) – Identifier un organisme fossile avec une clé. (doc. 5) – Savoir utiliser la classification. (doc. 6)

Conseils et suggestions – L’unité 4 du chapitre 2 (p. 160 du manuel) constituait une première approche de l’actualisme (principe qu’il n’est pas nécessaire de nommer). Cette unité 2 lui est consacrée. Le principe d’actualisme suppose un déplacement dans le temps auquel les élèves de 5e sont encore peu habitués : on veillera donc à l’introduire progressivement et en multipliant les exemples. – Doc. 1 à 4 : on a opposé deux gastéropodes fossiles, l’un marin, l’autre dulçaquicole, afin de montrer que certains fossiles peuvent être très caractéristiques d’un milieu. (On notera aussi le mode de respiration, différent dans les deux cas, pouvant donner lieu à une mobilisation des connaissances acquises dans la partie A.) La comparaison avec l’actuel se fait chaque fois au sein du même genre. Toutefois, la démarche consistant à partir d’un unique fossile pour remonter à un milieu de vie – et de dépôt – est hasardeuse. Cette première approche, dont il faut souligner les limites, sera complétée dans l’unité 4, qui montrera le recoupement des informations. – En outre, l’hypothèse d’une identité des milieux de vie d’une espèce fossile et d’une espèce actuelle qui en est proche... n’est qu’une hypothèse. On pourrait trouver des contre-exemples au sein d’un même genre (Potamides par exemple). – Rappelons que la clé d’identification des fossiles (au début du manuel) n’est pas du tout une classification, les critères utilisés n’ayant rien à voir avec des critères de parenté : on veillera à ne pas entretenir d’ambiguïté à ce niveau. C’est pourquoi, avec l’exemple des bélemnites (doc. 5 et 6), nous avons prévu les deux activités : identifier à partir de la clé, puis rechercher la position dans la classification (à la fin du manuel). – Sur le doc. 5B, l’emplacement du rostre, à l’arrière du corps de la bélemnite, est indiqué pour faire le lien avec le doc. 5A. Une représentation de bélemnite (schéma dans la banque de l’académie de Dijon) pourra aider l’élève à

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(pp. 172-173 du manuel de l’élève)

percevoir l’originalité de ce groupe par rapport aux calmars actuels (doc. 6). On pourra également souligner la présence de crochets au lieu de ventouses sur les tentacules, et comparer le rostre d’une bélemnite à la « plume » d’un calmar actuel.

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 à 6 (Raisonner). Pour chacun de ces fossiles, on a trouvé un être vivant actuel proche (doc. 6), voire très proche (doc. 2 et 4) : on peut donc supposer qu’ils partagent le même milieu de vie. 1

2 Doc. 1 à 4 (Formuler des hypothèses). Les cérithes dont on a trouvé les fossiles dans le calcaire grossier vivaient dans une mer chaude et peu profonde. Les limnées dont on a trouvé les fossiles dans les marnes et calcaires de Limagne vivaient dans un lac peu profond ou un marais. 3 Doc. 5 (Identifier un organisme fossile avec une clé). Il s’agit d’un rostre de bélemnite, un groupe disparu de mollusques céphalopodes.

Doc. 6 (Savoir utiliser la classification). • Les calmars font partie des mollusques céphalopodes, comme les bélemnites. • Ces animaux possèdent de nombreux tentacules sur la tête, une coquille cachée et une poche à encre. 4

Doc. 5 et 6 (Formuler des hypothèses). On peut supposer que les bélemnites vivaient dans un environnement marin, comme les calmars. 5

6 En conclusion (Organiser et communiquer). En recherchant des êtres vivants actuels proches des fossiles trouvés dans une roche sédimentaire, on considère que les êtres fossilisés avaient le même mode de vie et le même milieu de vie que les êtres vivants actuels auxquels ils ressemblent. On réunit ainsi des éléments pour reconstituer le paysage ancien dans lequel ils vivaient.

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Les roches sédimentaires, témoins de paysages anciens (pp. 174-175 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Observer, recenser et organiser des informations relatives aux dépôts actuels. – Mettre en œuvre un raisonnement pour décrire les conditions et le milieu de dépôt d’un sédiment ancien. – Formuler des hypothèses afin de relier les indices géologiques à un paysage ancien.

– S’informer et mettre en relation des documents. (doc. 1 à 7) – Réaliser un calcul. (doc. 6) – Communiquer. (doc. 1 à 7)

Conseils et suggestions – L’utilisation de figures de sédimentation fossilisées sera l’occasion d’appliquer une nouvelle fois le principe de l’actualisme (sans le nommer) (doc. 1 à 4). Dans le cas des fentes de dessiccation (doc. 2), on peut demander aux élèves de réaliser de nouveau un schéma des étapes de la fossilisation, en reprenant les couleurs rouge et blanche et en s’aidant des schémas de l’unité 1. Un autre exemple de trace fossile facile à interpréter est montré dans l’exercice 5 p. 182. – Les rides présentées (doc. 3 et 4) sont des rides de vague, symétriques. Les rides de courant sont asymétriques. Bien d’autres structures sédimentaires pourront être utilisées, pour être rattachées à des milieux de dépôt : stratifications en auge (voir unité 4), strates granoclassées, traces d’impact de galets, etc. – On pourra également utiliser des informations de lithofaciès pour remonter à des environnements de dépôt bien caractérisés : par exemple, les évaporites, les moraines, le calcaire oolithique, caractéristique d’un milieu récifal peu profond et agité (voir aussi exercice 8 p. 183). – Les marnes et calcaires de Limagne (doc. 5 à 7) se sont accumulés sur une épaisseur de plusieurs kilomètres, mais le lac où ils se sont déposés était peu profond. Il y a là un paradoxe qui s’explique par le phénomène de subsidence et qui ne devrait pas être évoqué, à moins que la question ne surgisse. – La reconstitution de l’extension du lac de Limagne dans le temps et dans l’espace (doc. 6 et 7) est nécessairement imprécise et risque de sous-estimer l’extension réelle, car les strates les plus récentes ont été soumises à l’érosion. En outre, il y a pu avoir lacune de sédimentation.

Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 à 4 (S’informer et raisonner). • Les traces fossiles ressemblent beaucoup aux traces observées dans des milieux de sédimentation actuels : on va donc supposer que les caractéristiques du milieu étaient les mêmes. • Ces argiles se sont sans doute formées au bord d’un plan d’eau asséché ; ces grès se sont sans doute formés dans un environnement marin de type plage. 2 Doc. 6 (S’informer et raisonner, réaliser un calcul). • Les fossiles retrouvés dans les marnes et calcaires de Limagne indiquent que ces roches se sont formées dans un milieu d’eau douce. Puisqu’elles forment le sous-sol d’une région étendue, il devait s’agir d’un ancien lac. • L’existence de ce lac est connue par les strates de marne et de calcaire qui s’y sont déposées, de -27 Ma à -23 Ma. Le lac a donc existé pendant 4 millions d’années au moins.

Doc. 6 et 7 (S’informer à partir d’un schéma). Le lac était au moins aussi étendu que les marnes et calcaires qui affleurent en Limagne (il l’était sans doute plus, car l’érosion a dû diminuer l’extension des marnes et calcaires). Le lac, allongé selon un axe Nord-Sud, devait donc mesurer environ 150 kilomètres de long pour 40 à 45 kilomètres de large. 3

Doc. 1 à 7 (Communiquer). Comme des archives, les roches sédimentaires ont conservé dans leurs strates des informations sur le milieu où elles se sont formées. Comme des archives, elles peuvent être « lues ». 4

5 En conclusion (Organiser et communiquer). En comparant les traces fossiles de sédimentation contenues dans les roches sédimentaires avec les traces actuelles, on peut trouver des informations sur le milieu d’origine de la sédimentation. L’âge et l’étendue des roches sédimentaires indiquent la durée d’existence du paysage ancien et son étendue approximative.

C • Chapitre 3 • Les roches sédimentaires, archives des paysages anciens

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Reconstituer des paysages anciens

(pp. 176-177 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Formuler des hypothèses afin de relier les indices géologiques à un paysage ancien. – Mettre en œuvre un raisonnement pour décrire les conditions et le milieu de dépôt d’un sédiment ancien.

– Mettre en relation des indices contenus dans les roches sédimentaires et des aspects d’un paysage ancien. (doc. 2, 3, 4) – S’informer à partir d’illustrations. (doc. 1 et 3) – Construire un tableau. (doc. 4)

Conseils et suggestions – Cette unité est conçue comme une synthèse : quand on a réuni un maximum d’éléments, qu’on les a croisés (pour vérifier si l’hypothèse de l’actualisme est bonne), on peut envisager de reconstituer le paysage ancien. – Cette synthèse donne également accès à la dimension temporelle : les paysages étaient souvent très différents dans le passé du paysage actuel où l’on observe les roches sédimentaires. Cette notion est importante car l’élève peut ainsi dépasser l’attitude « fixiste » et se préparer à l’idée d’évolution. – Les grès vosgiens présentés sur le doc. 1 sont ceux du mont Sainte-Odile. Ils sont plus vieux que les « grès à Voltzia » (unité 2, doc. 2) et présentent de belles figures de sédimentation, comme les stratifications en auge qui peuvent également servir à reconstituer un delta aux multiples chenaux mouvants (voir le site de l’académie de Nancy-Metz). Le doc. 3 les présente en coupe. Les rides de vague (dont la géométrie ne correspond pas ici aux stratifications) sont plus tardives que les grès à Voltzia et traduisent la transgression de la mer sur le delta. Les différents éléments de la page 176 sont donc légèrement diachroniques. L’essentiel est que les élèves sachent réunir et exploiter les indices (doc. 1 à 3). – Avec le paysage des Vosges au Trias (doc. 3), l’élève découvre la méthode pour reconstituer un paysage ancien. Grâce aux différents éléments recueillis sur le site de la Lieude (doc. 4), il va pouvoir la mettre en application. – Le site de La Lieude était à la fin du Permien une « playa », paysage plat et aride où des plans d’eau sont soumis à de fréquents assèchements. Une reconstitution est proposée sous la forme d’un schéma bilan (p. 179). Les tétrapodes qui ont laissé leurs empreintes étaient des Thérapsidés, parfois qualifiés de « reptiles mammaliens ». – Les ruffes (doc. 4b) sont en fait des pélites (roches finement détritiques et argileuses) avec une composante gréseuse.

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Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 2 et 3 (Mettre en relation des informations). Indices pour reconstituer le paysage ancien : – La présence du conifère Voltzia et de l’amphibien indique la proximité d’une terre émergée. – Le poisson indique un milieu aquatique. – Les sédiments sableux sont le dépôt d’un fleuve. – Les rides de vagues indiquent la proximité de la mer. Le paysage reconstitué correspond donc à l’embouchure d’un fleuve de type delta (nombreux bras). 2 Doc. 1 et 3 (S’informer à partir d’images). Le paysage actuel est terrestre, accidenté et loin de la mer, alors que la reconstitution du paysage ancien indique un environnement de delta en bord de mer ; au cours des temps, en un lieu donné, le paysage peut donc changer complètement.

Doc. 4 (Saisir des informations et construire un tableau). 3

Indice

Information

Empreintes de vertébré à 4 pattes

Terrain humide et mou au bord de l’eau ; proximité de la terre ferme

Fentes de dessiccation

Bord d’un plan d’eau fréquemment asséché

Sédiments argileux

Sédimentation en eau calme

Fossiles de triopsidés

Lac peu profond et fréquemment asséché

• Le paysage ancien de la région de la Lieude, il y a 255 millions d’années, correspondait donc à un lac peu profond, fréquemment asséché (milieu aride), au bord duquel marchaient des vertébrés à 4 pattes. 4 En conclusion (Organiser et communiquer). Pour reconstituer un paysage ancien, on réunit toutes les informations fournies par l’étude des différents indices (fossiles, roches sédimentaires, figures de sédimentation).

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(pp. 182-184 du manuel de l’élève)

Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 182 du manuel de l’élève) et le corrigé de l’exercice guidé (p. 184) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 204). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes connaissances » et de l’exercice d’application de la rubrique « Méthode » (p. 184).

5 PISA Interpréter des traces de sédimentation Organiser des informations. Cet exercice se rapporte aux unités 1 et 3. Il permet de faire travailler l’élève sur le principe d’actualisme (sans le nommer) et sur la notion de durée en géologie: un évènement très bref, comme cette averse, peut être enregistré et préservé pendant plusieurs dizaines de millions d’années. Cette dalle de calcaire lithographique, formée en milieu lagunaire, provient du même site (Cerin, dans l’Ain) que le crocodile qui ouvre le chapitre 3 (p. 169). Pour plus d’informations, voir le site Planet Terre: http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/

sont dans la sous-classe des Heterodonta) qu’écologique. Les rudistes sont en outre des fossiles répandus dans le faciès pararécifal de l’Urgonien, et peuvent donc faire l’objet d’une sortie sur le terrain en Provence. Réponses attendues :

a. Les rudistes étaient des mollusques à deux valves, comme les bénitiers. Les rudistes vivaient fixés, leur coquille soudée à celles de leurs voisins et à des coraux, tout comme les bénitiers. b. Le calcaire du Gard qui contient les fossiles de coquilles de rudistes s’est formé dans un milieu comparable au milieu de vie actuel des bénitiers : des récifs coralliens dans des mers chaudes et peu profondes.

Réponses attendues :

8 Retrouver un milieu de sédimentation ancien

a. A. 2 ; B. 2. b. Voir schéma sur le site du manuel.

6 Identifier des fossiles Utiliser une clé d’identification. Cet exercice permet d’évaluer l’usage d’une clé d’identification dichotomique et se rapporte à l’unité 2 (où il s’agissait d’identifier un rostre de bélemnite à l’aide de la clé au début du manuel). Les fossiles ont été choisis dans des groupes que l’élève n’a pas encore découverts. Il faut lui demander de détailler son cheminement dans la clé, afin d’éviter que le fossile soit identifié d’après son aspect global par comparaison avec les illustrations de la clé (confusion possible entre bivalves et brachiopodes). Réponses attendues :

Fossile A : trilobite (arthropode) : animal entier dans sa carapace découpée en segments. Fossile B : brachiopode : coquille seule fossilisée --> pas de motifs répétés -->coquille en deux valves -->une des valves porte un orifice près du sommet

7 Retrouver le milieu de vie d’animaux disparus S’informer à partir d’un texte. Cet exercice se rapporte à l’unité 3. L’ordre des rudistes (Hippuritoida) s’est éteint lors de la crise Crétacé-Tertiaire il y a 65 millions d’années, comme beaucoup de groupes marins. Cet exemple illustre la démarche de l’actualisme dans le cas des groupes disparus. La comparaison avec d’autres bivalves, les bénitiers (doc. 2), est fondée sur une proximité qui est moins phylogénétique (les deux groupes

S’informer à partir d’un graphique. Cet exercice, qui se rapporte à l’unité 3, illustre une autre manière d’utiliser les informations que contient une roche sédimentaire en dehors des fossiles (informations de faciès). La structure d’un grès peut être rappelée avec le doc. 5 p. 161. Cette première approche de la granulométrie peut être complétée par l’usage de tamis et l’établissement de la courbe de granulométrie d’un sable, en lien avec l’atelier « sable » de la p. 165. Réponses attendues :

a. La composition des deux sables est bien différente : le sable de plage est composé essentiellement de grains presque tous de même diamètre (0,5 à 0,25 mm), alors que le sable d’estuaire et de rivière est très hétérogène et composé de grains de toutes tailles. b. Le grès de Fontainebleau est constitué de petits grains presque tous de même taille ; on peut donc penser qu’il est issu d’une sédimentation de type « plage ».

9 10 J’apprends à saisir des informations et à les mettre en relation Exercice guidé : voir le corrigé p. 204 du manuel de l’élève. Réponses attendues pour l’exercice d’application :

a. Ces fossiles sont des planorbes : leur coquille est aplatie, enroulée selon une spirale régulière contenue dans un plan. b. Eau douce ; eau calme ; eau peu profonde ; avec plantes aquatiques.

C • Chapitre 3 • Les roches sédimentaires, archives des paysages anciens

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L’action de l’Homme sur l’évolution des paysages L’exploitation des roches : conséquences sur le paysage (pp. 186-187 du manuel de l’élève)

Capacités du programme

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Observer, recenser et organiser des informations afin de comprendre la nécessité d’exploitation de matériaux géologiques, et de percevoir les effets de cette exploitation sur l’environnement.

– Identifier les roches exploitées pour la fabrication de matériaux. (doc. 1 à 4) – Identifier les conséquences de l’exploitation des roches et comprendre l’intérêt environnemental de la réglementation des carrières. (doc. 6 et 7 et exercice 4 p. 198)

Conseils et suggestions – L’ensemble de ce chapitre s’inscrit dans une démarche d’éducation à l’environnement pour un développement durable. Chaque exemple étudié sera l’occasion de sensibiliser l’élève aux conséquences de l’action humaine. Le professeur pourra opter pour un travail diversifié en groupe et privilégier la démarche de projets. – Cette unité 1 est axée sur l’exploitation de roches pour la fabrication de matériaux de construction (doc. 1 à 4). Il s’agit de montrer les impacts sur l’environnement (doc. 5), mais aussi de s’interroger sur les actions à mener pour les limiter (doc. 6 et 7 et photo p. 185). – Dans le cadre de la réglementation des carrières, l’exploitant est tenu de réhabiliter son site (doc. 6). Dans l’exemple de Sandrancourt (doc. 5), la préservation des milieux naturels et des espèces a été privilégiée (doc. 7). Exploitation des documents par les activités 1

Doc. 1 à 4 (Communiquer à l’aide d’un tableau). Matériaux de construction Béton Ciment Verre Tuiles

2

Roches d’origine sable, graviers, calcaire, argile calcaire et argile Sable Argile

Doc. 2 (Mettre en relation des informations). L’argile est une roche imperméable. Les tuiles, fabriquées à partir d’argile, permettent donc de protéger l’habitation des intempéries. 2

Doc. 1 et 4 (Réaliser un calcul). Pour construire une maison, il faut 400 m3 de béton. Par conséquent, il faut: 360 000 kg de sable (900 x 400) ; 480 000 kg de graviers (1200 x 400) ; 140 000 kg de ciment (350 x 400). 3

4 Doc. 5 (Saisir des informations). Le paysage est transformé par la présence de la carrière : il y a des modifications du relief (présence de fosse, de tas de sable), mais il y a certainement aussi des nuisances sonores et des destructions de milieux naturels. 5 Doc. 6 et 7 (Saisir des informations). Une partie de la carrière de Sandrancourt a été nettoyée, sécurisée et réhabilitée en mares. Ces aménagements permettent notamment aux oiseaux de s’y installer pour s’y reproduire.

En conclusion (Organiser et communiquer). Les roches sont exploitées et transformées dans des carrières pour obtenir des matériaux nécessaires à l’Homme. L’exploitation des roches modifie les paysages. Elle est réglementée: l’Homme prend en compte les conséquences de ses actions sur le paysage. 6

L’exploitation d’un cours d’eau : conséquences sur le paysage (pp. 188-189 du manuel de l’élève)

Capacités du programme – Observer, recenser et organiser des informations afin de comprendre l’exploitation d’un cours d’eau. – Observer, recenser et organiser des informations afin de percevoir les effets de cette exploitation sur l’environnement. 46

Compétences mises en œuvre dans l’unité – Identifier les activités humaines liées à un cours d’eau. (doc. 1 et 2) – Constater les conséquences de l’exploitation d’un cours d’eau sur le paysage. et comprendre l’intérêt d’une gestion durable des cours d’eau. (doc. 3 à 6)

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Conseils et suggestions – La gestion et l’aménagement de la Loire, réglementés depuis 1994 (« plan Loire grandeur nature »), représentent un enjeu essentiel compte tenu de l’importance de ce fleuve, long de plus de 1000 km et dont le bassin versant occupe 1/5 du territoire national. – Il s’agit ici d’identifier les activités humaines liées à l’exploitation du fleuve (doc. 1 et 2 : navigation, construction de barrages, carrières) et leur impact sur le paysage (doc. 3 et 5 : creusement du lit, ralentissement du débit et dépôt de sédiments, en lien avec le chapitre 2) afin de tenter d’y remédier (doc. 4 à 6), en intégrant la préservation des milieux naturels et des espèces (doc. 6). – Ainsi, comme dans l’unité 1, on mettra en balance les intérêts économiques d’une telle exploitation avec les impacts environnementaux. Exploitation des documents par les activités 1 Doc. 1 et 2 (Organiser des informations). L’Homme utilise la Loire pour : la navigation, le transport de marchandises, l’exploitation de l’eau et des roches.

3

Doc. 2 et 3 (Comparer et raisonner). • Entre 1750 et 1850, il y a eu des modifications du lit de la Loire : creusement du lit principal et fermeture du bras secondaire. • Ces modifications sont liées à l’exploitation du fleuve. 3 Doc. 4 et 5 (Argumenter). Grâce aux aménagements raisonnés, à la restauration et à l’entretien du lit, à la destruction de barrages et à l’arrêt de l’extraction de matériaux, la dégradation du lit de la Loire a été freinée. 4 Doc. 6 (Saisir des informations). Grâce au démantèlement de ce barrage, le débit du cours d’eau et donc le transport des sédiments ne sont plus freinés et la migration des saumons n’est plus bloquée. 5 En conclusion (Organiser et communiquer). L’Homme construit des barrages, des ouvrages de navigations, des carrières, etc. Par ses aménagements, il modifie le lit des cours d’eau et donc les paysages. Des interventions de restauration et d’entretien sont alors nécessaires et parfois réglementées. 2

Agir pour prévenir les inondations Capacités du programme

– Observer, recenser et organiser des informations relatives au risque naturel d’inondations. – Adopter un comportement responsable.

(pp. 190-191 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité – S’informer sur le risque d’inondation et le comprendre. (doc. 1 à 3) – Identifier les moyens de prévenir les inondations et limiter leurs conséquences. (doc. 4 à 6, atelier p. 197)

Conseils et suggestions

Exploitation des documents par les activités

– Cette unité s’inscrit, comme les précédentes, dans une démarche d’éducation à l’environnement pour un développement durable, et d’éducation aux risques et à la sécurité. Elle pourra être prolongée par l’atelier «réalisation» (p. 197). – On rappellera que les inondations constituent un risque majeur en France (1/3 des communes sont concernées) et dans le monde. Lors de la tempête Xynthia (février 2010), qui a provoqué des inondations dramatiques en zones côtières, l’érosion des digues a été mise en cause, ce qui pose la question de leur entretien comme ici (doc. 3). – L’exemple du Vidourle a été choisi car ses crues, surnommées «vidourlades», provoquent des inondations à répétition, à l’origine de nombreux dégâts matériels et parfois humains (doc. 1). Elles s’expliquent notamment par la pluviométrie à certaines saisons et la structure du bassin versant, caractérisée par de fortes pentes (doc. 2). – En lien avec l’unité 2, il s’agit de montrer, que pour des raisons économiques et sociales, le territoire est aménagé, parfois en augmentant la vulnérabilité de l’Homme. L’adoption de mesures qui limitent l’érosion (doc. 4 et 5), la prévention (doc. 6) et la mise en place de plans de prévention des risques (voir unité 4 et atelier p. 196) sont nécessaires pour limiter les conséquences des inondations.

Doc. 1 et 2 (Saisir des informations). Elles sont favorisées par l’importance des pluies, les fortes pentes du bassin versant, responsables du débit très élevé du Vidourle. 1

2 Doc. 3 (Interpréter un schéma). En 2002, les digues n’ont pas résisté au débit du Vidourle qui était supérieur à 800 m3.

Doc. 4 et 5 (Organiser des informations). La zone d’expansion réduit le débit, le peigne à embâcles retient les gros objets : l’érosion des digues est ainsi freinée. Le bassin permet de retenir l’eau en amont afin de réduire le débit de la rivière et l’érosion des berges et des digues. 3

Doc. 6 (Interpréter une maquette). • Grâce à cette maquette, les élèves peuvent observer des inondations et les dégâts provoqués et tenter d’y remédier (positionnement des digues, des routes, etc.). • En éduquant les populations, l’Homme limite les conséquences des inondations. 4

5 En conclusion (Organiser et communiquer). Pour prévenir les inondations et limiter leurs conséquences, l’Homme peut limiter l’érosion en construisant et en entretenant ses aménagements. Il informe et éduque les populations.

C • Chapitre 4 • L’action de l’Homme sur l’évolution des paysages

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Agir pour prévenir les mouvements de terrain Capacités du programme

(pp. 192-193 du manuel de l’élève)

Compétences mises en œuvre dans l’unité

– Observer, recenser et organiser des informations – S’informer sur le risque de mouvement de terrain et le comprendre. relatives au risque naturel de glissement de terrain. (doc. 1 à 3, atelier p. 196) – Identifier les parades pour prévenir les mouvements de terrain – Adopter un comportement responsable. et limiter leurs conséquences. (doc. 4 à 6, atelier p. 197)

Conseils et suggestions – Comme l’unité 3, cette unité s’inscrit dans une démarche d’éducation à l’environnement pour un développement durable et d’éducation aux risques et à la sécurité (voir aussi ateliers p. 196 et 197). – Il s’agit de montrer que les mouvements de terrain constituent, tout comme les inondations, un risque majeur pour l’Homme et ses aménagements. – L’ exemple du glissement de la Clapière a été choisi car il représente, de part le volume de roches menaçant, le plus grand glissement de terrain d’Europe, activement surveillé depuis 1982. La comparaison de photographies prises en 1984 et 2006 permet de suivre les modifications géomorphologiques du versant de la Clapière (doc. 1). – Les doc. 2 et 3 permettront d’établir un lien avec l’érosion des roches par l’eau (ch. 1) selon de la nature des roches du sous-sol (ici des migmatites, roches métamorphiques très fissurées). – Pour diminuer les risques liés aux mouvements de terrain, des PPR (Plan de Prévention des Risques naturels) sont mis en place (doc. 4 et atelier p. 196). Il est néanmoins surprenant de constater l’existence d’une zone constructible au pied de la Clapière. – Il s’agit aussi de montrer aux élèves que le reboisement limite l’érosion et donc le risque de mouvement de terrain (doc. 6 et atelier « Apprends à limiter l’érosion » p. 196).

Exploitation des documents par les activités Doc. 1 (Comparer des photographies). Entre 1984 et 2006, la Clapière n’est pas stable : on observe un glissement de terrain. 2 Doc. 1 à 3 (Lire un schéma et un graphique). Plus la pluviométrie est importante, plus la vitesse du glissement augmente: l’eau de pluie favorise donc le glissement de terrain, tout comme la nature des roches du sous-sol (peu résistances et fissurées) et la pente du terrain. 3 Doc. 4 (Lire une carte). Un PPR permet de prévenir les conséquences d’un risque, car il réglemente la construction et l’utilisation des sols dans les régions à risques. 4 Doc. 4 et 5 (Organiser des informations). La surveillance d’un glissement de terrain permet d’anticiper un risque, la réglementation de réduire ses conséquences en aménageant le territoire. 5 Doc. 6 (Saisir des informations). Le reboisement freine le ruissellement de l’eau sur les terrains en pente et donc limite l’érosion, ce qui contribue à prévenir les mouvements de terrain. 6 En conclusion (Organiser et communiquer). Pour prévenir les mouvements de terrain et limiter leurs conséquences, l’Homme peut limiter l’érosion en reboisant les terrains en pente, réglementer les zones de construction et surveiller les zones à risques. 1

(p. 198 du manuel de l’élève)

3 Une chute de roches Pratiquer une démarche scientifique. Cet exercice est en lien avec l’unité 4. Réponses attendues :

a. Hypothèse : les pentes boisées freinent la chute des blocs rocheux. b. En plus de freiner la chute des blocs rocheux, les pentes boisées limitent l’érosion en freinant le ruissellement de l’eau.

4 L’exploitation des granulats Lire des données sous forme d’un graphique. Cet exercice est en lien avec les unités 1 et 2.

Réponses attendues :

a. L’Homme exploite les granulats pour fabriquer des matériaux de construction comme le béton. b. Entre 1985 et 2000, la production de granulats alluviaux était supérieure à celle de granulats concassés. Depuis 1990, la production de granulats alluviaux diminue. En 2005, la production de granulats concassés dépasse celle de granulats alluviaux. c. La production de granulats alluviaux a été freinée par la réglementation de 1994, ce que l’Homme a compensé en exploitant davantage de granulats concassés.